Un grupo denso de estrellas a unos miles de años luz de distancia ha estado albergando una sorpresa en su núcleo. En lugar de un agujero negro relativamente grueso, los astrónomos han descubierto que el cúmulo globular NGC 6397 está envuelto alrededor de un cúmulo de pequeños de masa estelar.
Esto no solo podría ayudarnos a comprender mejor la formación de agujeros negros más grandes, sino que sugiere que los cúmulos globulares podrían ser de gran interés para la astronomía de ondas gravitacionales, ya que los agujeros negros inevitablemente se acercan más hacia la colisión.
Los cúmulos globulares de estrellas a menudo se consideran “fósiles” del universo temprano. Son cúmulos esféricos muy densos de aproximadamente 100.000 a 1 millón de estrellas muy antiguas, algunas, como NGC 6397, casi tan antiguas como el propio universo. En cualquier cúmulo globular, todas sus estrellas se formaron al mismo tiempo, a partir de la misma nube de gas. La Vía Láctea tiene alrededor de 150 cúmulos globulares conocidos.
Estos objetos son excelentes herramientas para estudiar, por ejemplo, la historia del Universo o el contenido de materia oscura de las galaxias que orbitan. Recientemente, sin embargo, los astrónomos los han estado observando más de cerca como posibles hogares de una clase de objetos elusivos: los agujeros negros de masa intermedia.
Como sugiere su nombre, estos pesos medios se ubican entre los agujeros negros de masa estelar y supermasivos, el último de los cuales se encuentra típicamente en los centros de las galaxias.
Si bien los límites entre los agujeros negros de masa intermedia y los agujeros negros supermasivos actualmente no están muy bien definidos, los agujeros negros de masa intermedia generalmente se consideran más grandes que una estrella colapsada típica (hasta cien masas solares) pero no supermasivos (entre un millones y mil millones de veces más masa que un agujero negro estelar típico).
Sin embargo, la evidencia firme de la existencia de agujeros negros de masa intermedia es escasa y en gran medida no concluyente. La teoría y los modelos sugieren que podrían encontrarse en cúmulos globulares, el núcleo gravitacional alrededor del cual se agrupan las estrellas, como galaxias más grandes alrededor de agujeros negros supermasivos.
Las propiedades de NGC 6397, a unos 7.800 años luz de distancia, sugirieron que podría haber uno de estos pesos medios en su centro.
Dado que no podemos ver los agujeros negros (porque no emiten ninguna radiación detectable), los astrónomos observaron más de cerca las órbitas de las estrellas en el cúmulo, basándose en años de datos del Hubble, para ver si indicaban un intermedio agujero negro masivo.
“Encontramos pruebas muy sólidas de una masa invisible en el núcleo denso del cúmulo globular”, dijo el astrónomo Eduardo Vitral del Instituto de Astrofísica de París en Francia, “pero nos sorprendió descubrir que esta masa extra no es” puntual (eso sería de esperar para un agujero negro masivo y solitario) pero se extendió a un pequeño porcentaje del tamaño del cúmulo”.
Esto es consistente con un tipo de arrastre conocido como fricción dinámica, en el que los objetos en el cúmulo intercambian impulso, enviando objetos más densos y masivos hacia el núcleo y objetos menos masivos hacia las afueras.
Las estrellas muertas como las enanas blancas, las estrellas de neutrones y los agujeros negros son más densas que las estrellas de la secuencia principal, por lo que se mueven hacia adentro, enviando las estrellas más claras hacia afuera.
“Usamos la teoría de la evolución estelar para concluir que la mayor parte de la masa extra que encontramos estaba en forma de agujeros negros”, dijo el astrónomo Gary Mamon del Instituto de Astrofísica de París.
También es consistente con dos artículos recientes, que encontraron que, en lugar de agujeros negros de masa intermedia, las poblaciones de agujeros negros de masa estelar podrían habitar las regiones centrales de los cúmulos globulares. Ahora esos hallazgos han sido validados.
“El nuestro es el primer estudio que proporciona tanto la masa como la extensión de lo que parece ser una colección de agujeros en su mayoría negros en el centro de un cúmulo globular colapsado”, dijo Vitral.
Esta es información útil tanto en el estudio de agujeros negros de masa estelar como en la búsqueda de agujeros negros de masa intermedia. Ahora que tenemos evidencia observacional de que esto puede suceder, los astrónomos pueden refinar sus búsquedas para descartar cúmulos globulares que se comporten de la misma manera.
También hay implicaciones para otras investigaciones sobre agujeros negros.
Debido a que los objetos continuarán hundiéndose hacia el centro del cúmulo, el equipo cree que eventualmente comenzarán a formar una espiral entre sí y fusionarse. Eventualmente, dentro de mucho, mucho tiempo, esto podría resultar en un agujero negro de masa intermedia.
De manera más inmediata, este proceso en curso sugiere que los núcleos de tales grupos podrían ser muy importantes para la astronomía de ondas gravitacionales. Debido a que están tan cerca, los procesos deberían acelerarse, lo que significa que podríamos mirar a estas regiones tanto para estudiar las condiciones previas a la fusión como para tratar de anticiparnos a los eventos de ondas gravitacionales que ocurrirán cuando los agujeros negros se fusionen.
Fuente: Science Alert.
