Durante más de 20 años los astrónomos siguieron la trayectoria de una estrella que orbitaba en torno a un objeto invisible un tanto misterioso. Se encontró que se trata de un agujero negro de masa estelar, y podría ser uno de otros 10.000 que podrían estar dentro de un gran clúster de estrellas.
Ubicado a unos 18.000 años luz de la Tierra, Omega Centauri es un masivo clúster globular lleno de 10 millones de estrellas con atadura gravitacional. El clúster debería tener una gran población de agujeros negros nacidos de la explosión de estrellas pero los astrónomos casi no han encontrado evidencia de que estuvieran allí, y durante décadas el caso los ha intrigado. Pero ahora tal vez hayan encontrado el primer indicio de los agujeros negros ocultos de Omega Centauri. En un nuevo trabajo publicado en The Astrophysical Journal Letters los científicos dicen que han encontrado el primero de miles de agujeros negros de Omega Centauri.
Desaparecidos en acción
Para ayudar a resolver el misterio de los agujeros negros que no estaban allí el equipo de astrónomos repasó los datos de archivo del telescopio espacial Hubble entre 2002 y 2023. También analizaron datos del infrarrojo cercano del Webb para mejorar la precisión de sus mediciones.
Así, ubicaron una estrella que orbitaba en torno a un objeto que parecía ser un agujero negro. Llamaron al objeto oMEGACat BH-2, un diminuto agujero negro que solo tiene 4,5 veces la masa del sol. Con el cálculo de la masa del objeto los astrónomos pudieron determinar que es demasiado pesado como para ser una estrella de neutrones.
“Su masa es muy menor a lo esperado en un entorno pobre en metales como Omega Centauri. Eso nos sorprendió y entusiasmó”, dijo Anil Seth, investigador de la Universidad de Utah, que trabajó en el estudio. “Ahora sabemos que una estrella pobre en metales puede formar un ag ujero negro como este y necesitamos entender cómo sucede eso”.
Las estrellas pobres en metales contienen menos elementos pesados y por eso pierden menos masa a lo largo de su ciclo de vida, en comparación con las estrellas ricas en metales como lo es nuestro sol. Por eso el colapso de estas estrellas masivas con poco metal da como resultado agujeros negros más grandes.
Un par binario de larga data
Usando los datos combinados del Hubble y el Webb el equipo también pudo rastrear la trayectoria de la estrella que orbitaba en torno a su agujero negro acompañante y durante su acercamiento más próximo, la estrella se movía más rápido.
Determinaron que la estrella completa su órbita en torno a oMEGACat BH-2 en 94 años, lo que lo convierte en el periodo orbital más largo que se conozca en una binaria de agujero negro. El largo período orbital brinda indicios de su historia y origen, sugiriendo que la estrella y el agujero negro no comenzaron al mismo tiempo, sino que se encontraron en el clúster de Omega Centauri.
Estos hallazgos podrían ayudar a los astrónomos a entender mejor las ondas gravitacionales, microscópicas ondas en el tejido del espacio-tiempo causadas por los eventos más masivos del universo. “Es importante entender a las poblaciones de aguejros negros en los clústeres globulares porque no hay certidumbre sobre su física y formación. Más específicamente, entender el proceso de formación de los agujeros negros y la formación dinámica de binarias resulta esencial porque afecta nuestra capacidad para interpretar y entender los eventos de ondas gravitacionales. Y los entornos como Omega Centauri son los lugares primarios en que pensamos que se fusionan las binarias y crean esas ondas”, dijo Seth.
Sobre la base de sus cálculos los investigadores creen que un sistema como oMEGACat BH-2 sobrevivirá durante menos de mil millones de años antes de romperse debido a los encuentros con estrellas cercanas. En comparación con el clúster, es poco tiempo porque se calcula que éste tiene una antigüedad de 12 mil millones de años.
Ahora que encontraron el primero de los muchos agujeros negros de Omega Centauri, el equipo de astrónomos se preara ara buscar más. “Con el Hubble y el Webb podemos seguir mirando a Omega Centauri y ampliar nuestra búsqueda de sistemas similares en otros clústeres”, dijo Matthew Whitaker, investigador de la Universidad de Utah y autor principal del trabajo.
