Un equipo internacional con amplia experiencia, reconocido por refutar e invalidar varios descubrimientos de agujeros negros, ha encontrado un agujero negro de masa estelar en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana satélite de la nuestra.
Reproducción artística de VFTS 243 en la Nebulosa de la Tarántula. Crédito: ESO/L. Calçada.
«Por primera vez, nuestro equipo se reunió para dar a conocer el descubrimiento de un agujero negro en lugar de refutarlo», dijo Tomer Shenar, autor principal del estudio. Además, su equipo detectó que la estrella que dio origen al agujero negro desapareció sin ningún signo de explosión potente.
El descubrimiento se realizó gracias a seis años de observaciones obtenidas con el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO).
«Identificamos una “aguja en un pajar”», confirmó Shenar, quien comenzó el estudio en el centro KU Leuven, en Bélgica, y ahora cuenta con una beca Marie-Curie en la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos). Aunque se han propuesto otros candidatos similares a agujeros negros, el equipo afirma que este es el primer agujero negro de masa estelar «inactivo» que se detecta inequívocamente fuera de nuestra galaxia.
Los agujeros negros de masa estelar se forman cuando las estrellas masivas llegan al final de sus vidas y colapsan bajo su propia gravedad. En un sistema binario (un sistema de dos estrellas que giran una alrededor de la otra), este proceso deja un agujero negro en órbita con una estrella compañera luminosa. El agujero negro está «inactivo» si no emite altos niveles de radiación de rayos X, que es la forma en que normalmente se detectan dichos agujeros negros.
La rica región alrededor de la nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes. Crédito: ESO.
«Es increíble que apenas sepamos ahora de la existencia de estos agujeros negros inactivos, dado lo comunes que la comunidad astronómica supone que son», explicó el coautor, Pablo Marchant, de KU Leuven. El agujero negro recién encontrado tiene al menos nueve veces la masa de nuestro Sol y orbita una estrella azul caliente que pesa 25 veces la masa del Sol.
Los agujeros negros inactivos son particularmente difíciles de detectar ya que no interactúan mucho con su entorno.
«Durante más de dos años, hemos estado buscando este tipo de sistemas binarios de agujeros negros», señaló la coautora, Julia Bodensteiner, investigadora de ESO en Alemania. «Me emocioné mucho cuando conocí los datos sobre VFTS 243 —nombre del agujero negro inactivo encontrado—, que en mi opinión es el candidato más convincente reportado hasta la fecha».
Para encontrar a VFTS 243, la colaboración buscó casi 1.000 estrellas masivas en la región de la Nebulosa de la Tarántula de la Gran Nube de Magallanes, buscando las que podrían tener agujeros negros como compañeros. Identificar a estos compañeros como agujeros negros es extremadamente difícil, ya que existen muchas posibilidades alternativas.
«Como investigador que ha refutado posibles agujeros negros en los últimos años, era extremadamente escéptico con respecto a este descubrimiento», admitió Shenar. El escepticismo fue compartido por el coautor Kareem El-Badry, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, en los Estados Unidos, a quien Shenar llama el «destructor de agujeros negros».
«Cuando Tomer me pidió que revisara sus hallazgos, tuve mis dudas. Pero no pude encontrar una explicación plausible para los datos que no involucraran un agujero negro», comentó El-Badry.
Colapso directo
El descubrimiento también ofrece al equipo una visión única de los procesos que acompañan la formación de agujeros negros. La comunidad astronómica cree que un agujero negro de masa estelar se forma a medida que el núcleo de una estrella masiva moribunda colapsa, pero sigue sin quedar claro si este proceso va acompañado o no por una potente explosión de supernova.
«La estrella que formó el agujero negro en VFTS 243 parece haber colapsado por completo, sin signos de una explosión anterior», dijo Shenar. «La evidencia de este escenario de “colapso directo” ha surgido recientemente, pero podría decirse que nuestro estudio proporciona una de las indicaciones más claras. Esto tiene enormes implicaciones para el origen de las fusiones de agujeros negros en el cosmos».
El agujero negro de VFTS 243 se encontró utilizando seis años de observaciones de la Nebulosa de la Tarántula llevadas a cabo por el instrumento FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph, espectrógrafo multielemento de gran matriz de fibras), instalado en el VLT de ESO.
A pesar que por su escepticismo y actitud casi debunker este grupo de astrónomos se ha granjeado el apodo de «policía de agujeros negros», el equipo fomenta activamente el escrutinio y espera que su trabajo, publicado hoy en Nature Astronomy, permita el descubrimiento de otros agujeros negros de masa estelar que orbitan estrellas masivas, miles de los cuales se predice que existen en la Vía Láctea y en las Nubes de Magallanes.
«Por supuesto, espero que otras personas que trabajan en este campo estudien detenidamente nuestro análisis y traten de deducir modelos alternativos», concluyó El-Badry. «Es un proyecto muy emocionante del que formar parte».
