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Jueves, 23 febrero 2017
Astrofísica

Un extraño agujero negro en el centro de un cúmulo estelar

Casi todos los agujeros negros conocidos se clasifican en dos categorías: agujeros negros pequeños, con una masa de pocas veces la del Sol, y agujeros negros supermasivos con una masa equivalente a la de miles o miles de millones de soles. Lo lógico es que fueran también abundantes los agujeros negros de masa intermedia, o sea con una de entre 100 y 10.000 soles aproximadamente, pero por algún motivo hasta ahora desconocido son muy pocos y a menudo dudosos los agujeros negros de esa masa que han sido detectados hasta este momento. Recientemente, se han encontrado nuevas evidencias de que en el centro del cúmulo estelar globular 47 Tucanae se esconde uno de estos extraños agujeros negros de masa intermedia, con una masa de unas 2.200 veces la de nuestro Sol.

 

El hallazgo es obra del equipo de Bulent Kiziltan, del Centro para la Astrofísica (CfA) en Cambridge, Massachusetts, gestionado conjuntamente por la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsoniano, todas estas entidades en Estados Unidos.

 

47 Tucanae es un cúmulo estelar de 12.000 millones de años de antigüedad, situado a 13.000 años-luz de la Tierra, en la constelación del Tucán (o Tucana) en el hemisferio sur. Contiene miles de estrellas en una bola de solo unos 120 años-luz de diámetro. También contiene unas dos docenas de púlsares que fueron importantes objetivos de esta investigación.

 

El cúmulo había sido investigado muchas veces en busca de un agujero negro central, sin éxito. En la mayoría de los casos, se detecta a un agujero negro analizando los rayos X que proceden del caliente disco de material que le rodea. Este método solo funciona si el agujero negro se está alimentando de forma activa del gas próximo. El centro de 47 Tucanae, sin embargo, está libre de gas, lo que en la práctica hacía que cualquier agujero negro que pudiera ocultarse allí no diera señales de su existencia.

 

El agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea delata su presencia por su influencia sobre las estrellas cercanas. Años de observaciones en la banda infrarroja han revelado que un puñado de estrellas en nuestro centro galáctico giran alrededor de un objeto invisible pero que ejerce sobre ellas un fuerte tirón gravitatorio. Sin embargo, el concurrido centro de 47 Tucanae imposibilita observar los movimientos de estrellas individuales, por lo que esta otra estrategia de detección de agujeros negros no sirve.

 

[Img #42003]

 

La ilustración muestra un agujero negro de masa intermedia en primer plano distorsionando la luz de un cúmulo estelar globular en el fondo. (Foto: CfA / M. Weiss)

 

La nueva investigación cuenta con dos evidencias. La primera corresponde a los movimientos generales de estrellas a través del cúmulo. El entorno de un cúmulo globular es tan denso que las estrellas más pesadas tienden a hundirse hacia su centro. Un agujero negro de masa intermedia en este centro actúa como una “cuchara” cósmica que remueve el recipiente, causando que esas estrellas pasen cerca de él a mayores velocidades y distancias. Esto imparte una señal sutil pero delatadora que los astrónomos pueden medir.

 

Usando simulaciones informáticas de movimientos estelares y distancias, y comparándolas con observaciones en el visible, el equipo ha hallado pruebas de que existe en el cúmulo este tipo de agitación gravitatoria.

 

La segunda evidencia procede de los púlsares, los restos compactos de estrellas muertas cuyas señales de radio son fácilmente detectables. Estos objetos también se ven afectados por la gravedad del agujero negro central de masa intermedia, haciendo que se encuentren a distancias más grandes del centro del cúmulo de lo que sería típico si el agujero negro no existiese.

 

Combinadas, estas evidencias indican la presencia de un agujero negro de masa intermedia, concretamente de unas 2.200 veces la del Sol, dentro de 47 Tucanae.

 

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