Un grupo de investigadores ha descubierto el agujero negro menos masivo observado hasta la fecha. Por sus características, apunta a que podría haber un nuevo tipo de agujero negro que, hasta ahora, no había sido tenido en cuenta, y que cubre un hueco entre las estrellas de neutrones más masivas y los agujeros negros menos masivos…
El papel de los agujeros negros y las estrellas de neutrones
Los agujeros negros son uno de los objetos más extremos que podemos encontrar en el universo. Son el producto de estrellas muy masivas que, al final de su vida, colapsan bajo sí mismas. El resultado es un cadáver estelar que tiene una gravedad inmensa. Ni siquiera la luz puede escapar de su atracción. Los hay supermasivos, con millones de veces (y más) la masa del Sol, cuyo origen no está completamente claro. Se formaron en la juventud del universo, pero el mecanismo que los permitió crecer hasta alcanzar su masa actual aún no está claro.
Por otro lado, los hermanos pequeños, y mucho más abundantes, son los agujeros negros de masa estelar. Estos son el producto de las estrellas más masivas, que han llegado al final de su vida. Su masa es, generalmente, decenas de veces superior a la de nuestra estrella. Si bajamos, en la escalera de cadáveres estelares, el siguiente objeto son las estrellas de neutrones. Son el producto de estrellas más masivas que el Sol, pero menos masivas que las que producen agujeros negros. Su colapso sí lo detiene la gravedad, por la presión ejercida por los neutrones.
Tanto agujeros negros como estrellas de neutrones son objetos muy interesantes. Su efecto en el espacio-tiempo es un campo de estudio por sí mismo pero, además, al ser parte de la evolución estelar, también proporcionan información sobre la vida de las estrellas. Ayudan a descubrir, por ejemplo, qué elementos se pueden formar. El oro y la plata, sin ir más lejos, tienen su origen en las supernovas y las colisiones entre estrellas de neutrones. Pero hay una franja en la que, por ahora, no se había encontrado nada…
El agujero negro menos masivo apunta a un tipo nuevo
Las estrellas de neutrones más masivas tienen en torno a 2,1 masas solares. Por encima de 2,5 masas solares, el resultado es un agujero negro. Pero no se había encontrado ninguno cercano a esta masa mínima. Hasta ahora, gracias al descubrimiento del agujero negro menos masivo, con 3,3 veces la masa del Sol. Esto quiere decir, por tanto, que nos encontramos ante un objeto con un origen normal. Es decir, se formó como cualquier otro agujero negro de masa estelar. Pero hasta ahora no se había observado ninguno con tan poca masa.
Eso ha llevado a plantear, por parte de los investigadores detrás del hallazgo, que podría ser el primero de un tipo completamente nuevo. El de los agujeros negros de poca masa. Su existencia obligará a replantearse lo que se sabía sobre los agujeros negros y su abundancia. Podría ayudar a entender qué estrellas, que tienen la capacidad de explotar como supernova (no es el caso del Sol) lo hacen. Cuáles forman estrellas de neutrones o cuáles terminan siendo agujeros negros, en una franja de masa mucho más pequeña que antes.
Pero, en cualquier caso, no va a alterar de una forma fundamental nuestra comprensión del universo. Es decir, cómo se forman los agujeros negros no se ve alterado por este hallazgo. Pero es una gran oportunidad para entender mejor cómo se pueden formar. También está por ver si, en los próximos años, se encuentran más agujeros negros con masas similares a esta, cercanas al límite inferior. Hay que tener en cuenta, también, que la técnica empleada para conseguir realizar este descubrimiento es una vieja y popular conocida…
El hallazgo del agujero negro menos masivo gracias al método de velocidad radial
El método de velocidad radial era, hasta no hace tantos años, uno de los métodos de búsqueda de exoplanetas más provechosos. En la actualidad, el método de tránsito, empleado por el telescopio Kepler, y su sucesor TESS, es mucho más efectivo. Muchos de estos agujeros negros de masa estelar se descubren en sistemas binarios. En ellos, una estrella masiva, que ya ha llegado al final de su vida y ha colapsado a agujero negro, tiene a su alrededor una estrella compañera. Cuando la otra estrella llega al final de su vida, se expande notablemente.
Tanto que es posible que la estrella compañera se vea sujeta a los efectos gravitacionales del agujero negro o la estrella de neutrones que tenga en su sistema. Eso provocará que parte del material de su superficie sea arrastrada hacia el cadáver de la otra estrella. El proceso emite calor y rayos X, permitiendo que sea detectable. Pero en este caso, la técnica usada ha sido la de velocidad radial, consistente en analizar el movimiento de una estrella, con respecto a la Tierra, en busca de la presencia de algún objeto a su alrededor.
Esto provoca que la estrella parezca acercarse y alejarse de una manera muy regular, al tener un objeto en su órbita (u orbitar) a algo más masivo. Al analizar una estrella en fase de gigante roja (en la recta final de su vida), observaron que estaba orbitando a otro objeto. Era mucho más masivo que una estrella de neutrones, pero mucho menos que los agujeros negros conocidos. Así, se determinó que se trataba de un agujero negro de solo 3,3 masas solares. En el camino, por tanto, no solo se ha descubierto un nuevo tipo de agujero negro; también un nuevo método para buscarlos.
Estudio
El estudio es T. Thompson, C. Kochanek, K. Stanek et al.; «A noninteracting low-mass black hole–giant star binary system». Publicado en la revista Science el 1 de noviembre de 2019. Puede ser consultado en este enlace.
Referencias: Universe Today
