En el corazón de un globo de estrellas a la deriva a través de la Vía Láctea yace una bestia.
Situado a unos 6.000 años luz de distancia, un cúmulo globular conocido como Messier 4 parece estar agrupándose alrededor de un agujero negro de unas 800 veces la masa de nuestro Sol.
No es un peso pluma, pero tampoco es un coloso. De hecho, el objeto cae en un rango de masa intermedio raramente visto, entre el más pequeño agujeros negros y chonkers supermasivos.
Hasta ahora, nuestras únicas detecciones de estos agujeros negros intermedios han sido en su mayoría indirectas y no concluyentes, y esta no es una excepción.
Sin embargo, es uno de los mejores candidatos hasta la fecha y lo suficientemente cercano como para que un estudio de seguimiento se pueda realizar con relativa facilidad. Esto podría ayudarnos finalmente a encontrar de manera concluyente uno de estos escurridizos objetos y resolver uno de los misterios más desconcertantes de los agujeros negros.
“La ciencia rara vez se trata de descubrir algo nuevo en un solo instante”, dice el astrónomo Timo Prusti de la Agencia Espacial Europea. «Se trata de estar más seguro de una conclusión paso a paso, y podría ser un paso hacia la certeza de que existen agujeros negros de masa intermedia».
Hemos identificado un buen número de agujeros negros en el Universo, y hay algo muy extraño en ellos. su distribución masiva. Hay dos poblaciones distintas: agujeros negros de masa estelar, hasta unas 100 veces la masa del Sol; y agujeros negros supermasivos, que se asientan en el corazón de las galaxias y apuntan a millones o incluso a miles de millones de soles.
Entre estos dos rangos de masa, hay… mucho de nada, en realidad. Este es un gran enigma, que es básicamente, ¿por qué diablos no? ¿No hay simplemente agujeros negros de masa intermedia? ¿O están ahí afuera y simplemente no podemos detectarlos por alguna razón?
Sabemos cómo se forman los agujeros negros de masa estelar: el colapso de los núcleos de estrellas masivas y las fusiones entre estos objetos. Pero no estamos tan seguros formación de agujeros negros supermasivos. ¿Provienen de fusiones sucesivas de agujeros negros más pequeños o absorben materia y crecen?
Los agujeros negros de masa intermedia serían una pista, lo que sugiere que pueden comenzar pequeños y crecer con el tiempo. Ciertamente tendría mucho sentido, pero su escasez es una barrera bastante efectiva para esta idea.
Una posible ubicación donde estos agujeros negros podrían estar escondidos es en el corazón de los cúmulos globulares. Son cúmulos increíblemente densos y notablemente esféricos de alrededor de 100.000 a alrededor de 1 millón de estrellas, que en su mayoría se formaron al mismo tiempo a partir de la misma nube de gas. Estudios previos centrados en los cúmulos globulares han encontrado altas concentraciones de masa en sus centros consistentes con los rangos de masa de los agujeros negros de masa intermedia.
Messier 4 es el cúmulo globular más cercano a la Tierra. Dirigido por el astrónomo Eduardo Vitral del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, un equipo de investigadores utilizó dos poderosos telescopios espaciales, Hubble y Gaia, para observar de cerca las estrellas en su interior. Rastrearon los movimientos de unas 6.000 estrellas en el cúmulo, para ver si podían relacionar estos movimientos con las órbitas alrededor de una masa pequeña y densa.
Por lo general, no podemos ver los agujeros negros si no acumulan materia activamente, pero estas órbitas serían una pista bastante confiable. Y sus cálculos revelaron algo, con una masa de unas 800 masas solares. Aunque no está claro qué podría ser ese algo.
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«Usando los datos más recientes de Gaia y Hubble, no fue posible distinguir entre una población oscura de remanentes estelares y una única fuente puntual más grande». vidrieras dice. «Entonces, una de las posibles teorías es que, en lugar de ser un montón de pequeños objetos oscuros separados, esta masa oscura podría ser un agujero negro de tamaño mediano».
Para tratar de reducirlo, el equipo hizo algunos modelos, eliminando las estrellas para ver cómo cambia la forma de la masa. Eliminar una estrella particularmente rápida extiende la masa a una distancia mayor, como se puede ver en un enjambre de pequeños agujeros negros y estrellas de neutrones. El modelado posterior mostró que la masa no se distribuye en una región del espacio lo suficientemente grande como para constituir tal enjambre.
Además, un enjambre de agujeros negros estaría tan cerca que crearía un desastre. Las interacciones gravitacionales enviarían estrellas volando fuera del cúmulo, extiéndelo caóticamente A través del cielo. De hecho, es posible que ya hayamos visto los efectos de esto en un cúmulo estelar llamado Palomar 5.
«Confiamos en que tenemos una región muy pequeña con mucha masa concentrada. Es unas tres veces más pequeña que la masa oscura más densa que hemos encontrado antes en otros cúmulos globulares». vidrieras dice.
«Aunque no podemos decir completamente que es un punto central de gravedad, podemos demostrar que es muy pequeño. Es demasiado pequeño para que podamos explicar de otro modo que es un punto central de gravedad». Un solo agujero negro. Alternativamente, podría haber un mecanismo estelar que simplemente no conocemos, al menos en la física actual».
Entonces, salvo nueva física o estrellas invisibles, un agujero negro de masa intermedia parece ser la explicación más probable por ahora. Sin embargo, una población de pequeños agujeros negros sigue siendo una explicación realista. Los investigadores aconsejan realizar más observaciones del cúmulo utilizando el Hubble y el Telescopio Espacial James Webb para restringir mejor los movimientos de las estrellas en su interior.
Los hallazgos fueron publicados en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
