El extraño comportamiento de una estrella revela la presencia de un solitario agujero negro oculto en un cúmulo gigante de estrellas

Los cúmulos globulares de estrellas son enormes esferas de decenas de miles de estrellas que orbitan a la mayoría de las galaxias. Se encuentran entre los sistemas estelares más viejos conocidos en el universo y datan de momentos muy cercanos al comienzo del crecimiento y evolución de la galaxia. Actualmente se sabe que más de 150 pertenecen a la Vía Láctea.

Utilizando el instrumento MUSE, instalado en el Very Large Telescope de ESO, en Chile, se ha estudiado un cúmulo en particular, llamado NGC 3201 y situado en la constelación meridional de Vela. Un equipo dirigido por Benjamín Giesers (Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Alemania) descubrió que una de las estrellas de NGC 3201 se comporta de un modo muy extraño: se mueve hacia atrás y hacia delante a velocidades de varios cientos de miles de kilómetros por hora, con un patrón que se repite cada 167 días.

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Benjamin Giesers estaba intrigado por el comportamiento de la estrella: "Orbitaba alrededor de algo totalmente invisible  que tenía una masa de más de cuatro veces la del Sol, ¡solo podía tratarse de un agujero negro! El primero de ellos encontrado en un cúmulo globular observando directamente su fuerza gravitacional".

La relación entre los agujeros negros y los cúmulos globulares es un asunto importante pero misterioso. Debido a sus enormes masas y a su gran edad, se cree que estos cúmulos han producido un gran número de agujeros negros de masa estelar, creados a medida que las estrellas masivas del cúmulo explotaban y colapsaban a lo largo de la extensa vida del cúmulo.

El instrumento MUSE de ESO proporciona a los astrónomos una capacidad única para medir los movimientos de miles de estrellas lejanas al mismo tiempo. Con este nuevo hallazgo, Giesers y su equipo han podido detectar, por primera vez, un agujero negro inactivo en el corazón de un cúmulo globular, uno que, actualmente, no está tragando materia y no está rodeado por un disco brillante de gas. Han podido estimar la masa del agujero negro masivo a través de los movimientos de una estrella capturada por su enorme fuerza gravitacional.

De las propiedades de la estrella observadas se ha determinado que tiene 0,8 veces la masa de nuestro Sol, y la masa de su misteriosa contraparte se ha calculado en alrededor de 4,36 veces masa del Sol, por lo que, seguramente, se trate de un agujero negro.

Utilizando el instrumento MUSE de ESO, instalado en el Very Large Telescope, en Chile, un equipo de astrónomos ha descubierto una estrella en el cúmulo NGC 3201 que se comporta de un modo muy extraño. Parece estar orbitando un agujero negro invisible con cerca de cuatro veces la masa del Sol. Se trataría del primer agujero negro con masa estelar inactivo de este tipo detectado en un cúmulo globular. Este importante descubrimiento tiene una gran repercusión en nuestra comprensión de la formación de estos cúmulos de estrellas, agujeros negros y de los orígenes de eventos de ondas gravitacionales. Esta impresión artística muestra el aspecto que podrían tener, en el corazón del rico del cúmulo globular de estrellas, la estrella y su masivo pero invisible agujero negro acompañante. (Crédito: ESO/L. Calçada/spaceengine.org)

Las recientes detecciones de fuentes de radio y de rayos X en cúmulos globulares, así como la detección en 2016 de señales de ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos agujeros negros de masa estelar, sugiere que estos agujeros negros, relativamente pequeños, puede ser más comunes de lo que se pensaba en cúmulos globulares.

Giesers concluye: "Hasta hace poco se suponía que casi todos los agujeros negros desaparecerían de los cúmulos globulares después de poco tiempo y que sistemas como este ¡ni siquiera deberían existir! Pero, claramente, este no es el caso. Nuestro descubrimiento es la primera detección directa de los efectos gravitacionales de un agujero negro de masa estelar en un cúmulo globular. Este descubrimiento nos ayuda a comprender la formación de cúmulos globulares y la evolución de los agujeros negros y los sistemas binarios, vital en el contexto de la comprensión de fuentes de ondas gravitacionales". (Fuente: ESO)