Determinada por primera vez la masa de un agujero negro errante que vaga por la Vía Láctea

Los astrónomos estiman que aproximadamente 100 millones de agujeros negros vagan entre las estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, pero hasta ahora nunca habían identificado de manera concluyente un agujero negro solitario.

Impresión artística de un agujero negro a la deriva a través de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Impresión artística de un agujero negro a la deriva a través de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Foto: ESA/Hubble /Digitized Sky Survey / Nick Risinger (skysurvey.org) / N. Bartmann

Después de seis años de meticulosas observaciones, el Telescopio Espacial Hubble ha proporcionado, por primera vez, evidencia directa de un agujero negro solitario que se desplaza a través del espacio interestelar mediante una medición precisa de la masa del objeto fantasma. Hasta ahora, todas las masas de los agujeros negros se habían inferido estadísticamente o mediante interacciones en sistemas binarios o en los núcleos de las galaxias, lo que hace de este un hallazgo muy especial.

El agujero negro errante recién detectado se encuentra a unos 5.000 años luz de distancia, en el brazo espiral Carina-Sagitario de la Vía Láctea. Sin embargo, su descubrimiento permite a los astrónomos estimar que el agujero negro de masa estelar aislado más cercano a la Tierra podría estar a tan solo 80 años luz de distancia, una distancia relativamente cercana teniendo en cuenta que la estrella más próxima a nuestro sistema solar, Proxima Centauri, está a poco más de 4 años luz de distancia.

Los agujeros negros de masa estelar generalmente se encuentran con estrellas compañeras, lo que hace que este sea inusual.

Los agujeros negros que deambulan por nuestra galaxia nacen de estrellas raras y monstruosas al menos 20 veces más masivas que nuestro Sol, las cuales conforman menos de una milésima parte de la población estelar de la galaxia. Estas estrellas explotan como supernovas, con el resultado de que su núcleo queda aplastado por la gravedad convirtiéndose en un agujero negro. Debido a que la autodetonación no es perfectamente simétrica, este agujero negro puede recibir un impulso y atravesar nuestra galaxia como una bala de cañón, convirtiéndose en un agujero negro errante.

La detección de un agujero negro

Los telescopios no pueden fotografiar un agujero negro descarriado porque no emite luz. Sin embargo, un agujero negro deforma el espacio, que luego desvía y amplifica la luz de las estrellas o de cualquier cosa que momentáneamente se alinee exactamente detrás de él.

Así, para detectar un agujero negro, los telescopios terrestres monitorean el brillo de millones de astros en los ricos campos de estrellas y en dirección hacia la protuberancia central de nuestra Vía Láctea en busca de un brillo repentino y revelador que delate que un objeto masivo pasa entre nosotros y la estrella. Luego, el Hubble hace un seguimiento de los eventos más interesantes de este tipo.

Agujero detectado mediante una microlente

Agujero detectado mediante una microlente

Agujero detectado mediante una microlente

El cielo lleno de estrellas en esta foto del telescopio espacial Hubble se encuentra en dirección al centro galáctico. Debido a que un agujero negro no emite ni refleja luz, no se puede observar directamente. Pero su huella digital única en el tejido del espacio se puede medir a través de estos llamados eventos de microlente.

Foto: NASA, ESA, K. Sahu (STScI), J. DePasquale (STScI)

La deformación del espacio debido a la gravedad de un objeto en primer plano que pasa frente a una estrella ubicada muy atrás doblará y amplificará momentáneamente la luz de la estrella de fondo cuando pase frente a él. Los astrónomos usan este fenómeno, llamado microlente gravitacional, para estudiar estrellas y exoplanetas. Pero la firma de un agujero negro en primer plano destaca como única entre otros eventos de microlente. La intensa gravedad del agujero negro extenderá la duración del evento de lente por más de 200 días. Además, si el objeto intermedio fuera una estrella en primer plano, causaría un cambio de color transitorio en la luz de la estrella medida porque la luz de las estrellas en primer plano y de fondo se mezclarían momentáneamente. Pero no se vio ningún cambio de color en el evento de microlente gravitacional.

A continuación, se utilizó el Hubble para medir la masa, la distancia y la velocidad del agujero negro. Esto permitió al equipo de Kailash Sahu, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland estimar que tiene alrededor de siete masas solares.

Una explicación alternativa

Por su parte, otro de los equipos de astrónomos que también ha estudiado el fenómeno, el liderado por Casey Lam, de la Universidad de California, Berkeley informa de mediciones de masa ligeramente inferiores, lo que significa que el objeto podría ser un agujero negro pero también una estrella de neutrones, por lo que no descartan esta segunda posibilidad.

Así, estiman que la masa del objeto compacto invisible es entre 1,6 y 4,4 veces la del Sol. En el extremo superior de este rango, el objeto sería un agujero negro; en el extremo inferior, sería una estrella de neutrones.

Aunque se estima que 100 millones de agujeros negros aislados vagan por nuestra galaxia, encontrar la firma reveladora de uno es la búsqueda de aguja en un pajar para los astrónomos del Hubble.

" Por mucho que nos gustaría decir que definitivamente es un agujero negro, debemos contemplar todas opciones. Esto incluye agujeros negros de menor masa y posiblemente incluso una estrella de neutrones ", explica Jessica Lu, del equipo de Berkeley. "Pero sea lo que sea, el objeto es el primer remanente estelar oscuro descubierto vagando por la galaxia, sin la compañía de otra estrella", añade Lam.

Las mediciones obtenidas se han presentado como una difícil empresa para ambos equipos, ya que otra estrella muy brillante se encontraba extremadamente cerca al objeto observado. “Es como tratar de medir el pequeño movimiento de una luciérnaga junto a una bombilla de luz brillante ”, cuenta Sahu. “ Tuvimos que restar meticulosamente la luz de la estrella brillante cercana para medir con precisión la desviación de la fuente débil”.

El equipo de Sahu estima que el agujero negro aislado viaja a través de la galaxia a 160.000 kilómetros por hora, lo suficientemente rápido como para viajar de la Tierra a la Luna en menos de tres horas. Eso es más rápido que la mayoría de las otras estrellas vecinas en esa región de nuestra galaxia.

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