Un grupo de investigadores ha observado un agujero negro estelar con mucha más masa de lo esperado. Lo han bautizado como LB-1, y plantea grandes incógnitas sobre las estrellas más masivas de la galaxia. Porque se pensaba que un agujero negro no podía ser tan masivo como este…

¿Qué es un agujero negro estelar?

A grandes rasgos, en el universo hay dos tipos de agujeros negros. Por un lado, tenemos los agujeros negros supermasivos. Auténticas bestias cósmicas, con millones (y miles de millones) de veces la masa del Sol. Se encuentran en el corazón de las galaxias más grandes, y la Vía Láctea no es una excepción. En nuestro caso, Sagitario A* (así es como se llama) tiene unos 4 millones de veces la masa del Sol. No está muy claro cómo se formaron estos agujeros negros supermasivos, pero son una parte fundamental de las galaxias grandes.

LB-1: un agujero negro estelar desconcertante
Esta simulación por ordenador muestra un agujero negro supermasivo en el núcleo de una galaxia. Crédito: NASA, ESA, y D. Coe, J. Anderson, y R. van der Marel (STScI)

Por otro lado, mucho más modestos, están los agujeros negros estelares. En este caso, su origen sí está claro. Son el fruto de la muerte de estrellas, mucho más masivas que el Sol, que al llegar al final de su vida colapsan bajo su propia gravedad. En esos casos, es tan intensa que no hay nada que pueda detener el proceso, provocando que colapse hasta formar un agujero negro. Los agujeros negros estelares tienen, por lo general, decenas de veces la masa del Sol. Pero un grupo de investigadores ha observado uno que se sale de las cifras normales.

Está a 15 000 años-luz del Sistema Solar, lo han bautizado como LB-1, y tiene 70 veces la masa de nuestra estrella. En la galaxia se calcula que podría haber 100 millones de agujeros negros estelares. Pero lo que no se esperaba, es que ninguno fuese tan sumamente masivo. Se creía que, como mucho, tendrían alrededor de 20 veces la masa del Sol. El descubrimiento de este agujero negro es desconcertante. Supera, por mucho, esa cifra, y obliga a pensar en cómo era la estrella progenitora. Es decir, el astro desde el que se formó.

LB-1 y la historia de las estrellas gigantes

Según los modelos actuales, tal y como explican los investigadores, la Vía Láctea debería ser incapaz de tener agujeros negros estelares tan masivos. La teoría decía, en estos casos, que las estrellas tan masivas, con la composición química típica de la Vía Láctea, habrán perdido la mayor parte de su material, antes del final de su vida, a causa del viento estelar. Por lo que, al convertirse en un cadáver estelar, deberían dejar un resto mucho menos masivo de lo que era. Pero LB-1 desafía esa percepción y demuestra que sí es posible.

La estrella KIC 3542116, a 815 años-luz del Sistema Solar. Crédito: SIMBAD/AladIn

Eso podría obligar a tener que replantearse cómo viven y evolucionan las estrellas más masivas de la galaxia. Algo que está siendo posible gracias a un nuevo método de detección de agujeros negros. Hasta ahora, solo se detectaban aquellos que estaban emitiendo rayos X. Eran el fruto de un agujero negro absorbiendo materia de una estrella compañera. Algo que había permitido detectar, hasta ahora, alrededor de una veintena de agujeros negros estelares. Pero ahora, también, se detectan analizando el movimiento de las estrellas.

Con el avance de la tecnología, ahora es posible observar estrellas individuales, analizar sus movimientos y determinar si tienen un compañero invisible, un agujero negro estelar. Al encontrar una, es posible determinar la masa de ese objeto invisible a partir del comportamiento de la estrella. En este caso, el hallazgo ha sido posible gracias al Gran Telescopio Canarias, instalado en Tenerife, y el telescopio Keck I, en Mauna Kea, Hawái (Estados Unidos), que han permitido analizar cuidadosamente el comportamiento de la estrella que delata a LB-1.

LB-1 también permite obtener respuestas

Así, se ha determinado que la estrella, que tiene ocho veces más masa que el Sol, está orbitando alrededor de un objeto con 70 veces la masa de nuestra estrella. Además, completa una órbita a su alrededor cada 79 días. El descubrimiento, además, nos lleva a un escenario más lejano en el tiempo y mucho más distante. El de las ondas gravitacionales. Gracias a ellas, se han detectado colisiones de agujeros negros en galaxias distantes. Lo más llamativo es que los agujeros negros, implicados en esas colisiones, eran más masivos de lo esperado.

Concepto artístico de Cygnus X-1. Se formó tras el colapso de una estrella gigante, y absorbe la materia de una estrella azul muy cercana. Crédito: NASA/CXC/M.Weiss

La observación de LB-1 apunta a que quizá no sea una excepción. En realidad, podría indicar que los agujeros negros estelares pueden ser mucho más masivos de lo que se pensaba, incluso en el universo más reciente, en nuestro entorno. Eso obligará, como explican los investigadores, a revisar los modelos de formación de los agujeros negros estelares. Porque no se pensaba que fuese posible encontrar objetos tan masivos como estos. Eso, a su vez, también ayudará a perfeccionar el conocimiento sobre las estrellas.

Concretamente, sobre la recta final de las estrellas más masivas que se pueden encontrar en la galaxia. Algo que, además, se ve apoyado por las detecciones de ondas gravitacionales en los últimos años. Indican que estos agujeros negros estelares, tan masivos como LB-1 o, por lo menos, mucho más masivos de lo que se creía posible, pueden ser muy comunes. Habrá que prestar mucha atención a lo que se publique en los próximos meses y años, pero parece que uno de los objetos más complejos del cosmos todavía tiene muchos secretos que revelarnos…

Estudio

El estudio es L. Jifeng, Z. Haotong, C. Xiangqun et al.; «A wide star–black-hole binary system from radial-velocity measurements». Publicado en la revista Nature el 27 de noviembre de 2019. Puede ser consultado en arXiv.

Referencias: Phys.org