Por su propia definición, los agujeros negros son difíciles de observar. Y es que se trata de enormes masas concentradas, con un diámetro tan pequeño y una gravedad tan elevada que no permiten que ni siquiera escape la luz. Aun así, los astrónomos han sido capaces de demostrar, e incluso captar imágenes, de unos objetos de los que Stephen Hawking aseguró hace años que eran fenómenos imposibles. Ahora, un equipo de astrónomos dirigido por Kareem El-Badry, del Instituto Max Planck de Astronomía y el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, ha utilizado un nuevo método para descubrir el más cercano conocido. Lo han hecho a partir de datos métricos precisos captados por la sonda Gaia de la ESA (Agencia Espacial Europea). Pero el descubrimiento no solo ha localizado esta enorme concentración de masa, sino que ha puesto de manifiesto las lagunas en el conocimiento de algunos fenómenos astronómicos, como la formación de sistemas estelares binarios (aquellos compuestos por dos estrellas que orbitan mutuamente alrededor de un punto común).
Un fenómeno desconocido
Se calcula que hay unos cien millones de agujeros negros estelares en la Vía Láctea, pero hasta ahora solo se ha detectado una pequeña parte, muchos de los cuales a partir de las ondas gravitacionales. De los que han sido detectados por telescopios se sabe que orbitan alrededor de una estrella binaria lo suficientemente cercana como para la que la gravedad atraiga el gas de hidrógeno de esta hasta su disco de acreción (la estructura de gas y polvo situada en torno al agujero negro). Gas que se calienta lo suficiente como para emitir cantidades considerables de rayos X que permite detectar estos fenómenos.
El problema es que existen agujeros negros más 'quietos' sin ese disco emisor de rayos X, con lo que los astrónomos han tenido que idear nuevos métodos de detección, como los espectros estelares. En otras palabras, la descomposición de la luz estelar, un indicador que contiene información sobre el movimiento de una estrella. En los últimos años, se han producido varios descubrimientos de estos agujeros negros ‘en reposo’, aunque todos ellos (excepto el sistema binario VFTS 143, descubierto en junio de este año) han sido cuestionados o directamente refutados por los científicos. El problema clave es que el espectro estelar de estos objetos celestes solo proporciona parte de la información sobre el movimiento de la estrella, la órbita y la masa de la estrella compañera, dejando un vacío de conocimiento que hasta la fecha no se había logrado completar.
Una aguja en un pajar
Sin embargo, la misión astrométrica Gaia de la ESA abre desde hace años una nueva vía para detectar y determinar estos agujeros negros presentes en sistemas estelares binarios gracias a unas mediciones ultraprecisas de la posición de las estrellas. Los datos permiten detectar exactamente el movimiento de una estrella visible en el cielo, y a partir de ahí, deducir la presencia de una compañera invisible, y, por consiguiente, de un posible agujero negro.
Teniendo en cuenta que las estrellas binarias que contienen agujeros negros son escasas, las mediciones de Gaia permiten encontrar la aguja en el pajar a partir de la observación directa de decenas de miles de estrellas.
Es lo que logró un equipo de astrónomos capitaneados por Kareem El-Badry, junto con Hans-Walter Rix, director de Instituto Max Planck de Astronomía, al observar los datos publicados por la misión Gaia correspondientes a más de 100.000 elipses dibujadas por los sistemas binarios. Aplicando criterios de selección precisos, los investigadores redujeron el conjunto a solo seis candidatos, cuyo movimiento analizaron de cerca a partir de los datos del espectro de luz estelar. A partir de ahí, descartaron tres de los candidatos, quedándose solo con uno, denominado DR3 4373465352415301632, que los astrónomos bautizaron con el nombre de Gaia BH.
Podría haber docenas de agujeros negros similares
Desde el punto de vista estadístico, la gran cercanía a la que se encuentra esta estrella podría indicar la presencia de más sistemas estelares similares en toda la Vía Láctea. Aunque es difícil cuantificarlo, El-Badry y sus colegas estiman que podría haber docenas de sistemas similares que podrían albergar agujeros negros.
Sin embargo, la detección ha acabado dando lugar a otra cuestión: ¿cómo pudo formarse un sistema estelar como este? Se espera que la estrella "progenitora" que da lugar a un agujero negro debería tener una gran masa, lo que equivale a una vida corta. Si ambas estrellas se formaron al mismo tiempo, la estrella masiva se habría convertido en una supergigante, con lo que habría engullido a la otra estrella.
No está nada claro cómo la estrella de masa solar pudo sobrevivir a ese episodio. Por lo tanto, podríamos concluir que Gaia BH1 implica tres descubrimientos en uno: el hallazgo del agujero negro más cercano conocido; la promesa de futuros descubrimientos similares y un recordatorio de que todavía tenemos mucho que conocer acerca de la formación de sistemas binarios.