Omega Centauri contiene alrededor de diez millones de estrellas amontonadas en una región del espacio relativamente pequeña. Los modelos indican que, entre semejante multitud, deberían esconderse cerca de 10.000 agujeros negros de masa estelar, restos de estrellas masivas que colapsaron hace miles de millones de años. El problema era bastante incómodo: hasta ahora, los astrónomos no habían logrado identificar con seguridad ni uno solo.
El primero acaba de aparecer, aunque nadie ha podido verlo directamente.
Un equipo liderado por la Universidad de Utah utilizó más de 20 años de observaciones del telescopio espacial Hubble y nuevas mediciones del James Webb para seguir a una estrella que parecía moverse alrededor de un punto completamente oscuro. La trayectoria permitió calcular la masa de su acompañante invisible: unas 4,46 veces la del Sol, suficiente para descartar que se trate de una estrella de neutrones y concluir que es un agujero negro.
El objeto ha recibido el nombre de oMEGACat BH-2. Según indica el estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters, es el primer agujero negro de masa estelar descubierto mediante astrometría dentro de un cúmulo globular y el primero confirmado en Omega Centauri.
Hubble no vio el agujero negro: observó a una estrella comportándose de manera extraña
Los agujeros negros que no están consumiendo materia apenas producen radiación. Sin un disco incandescente a su alrededor ni emisiones intensas de rayos X, pueden permanecer prácticamente invisibles incluso para los telescopios más potentes.
Por eso, los investigadores no buscaron luz procedente del agujero negro. Midieron el desplazamiento de su compañera, una estrella ordinaria con aproximadamente el 78% de la masa del Sol. La técnica, conocida como astrometría, permite detectar cambios minúsculos en la posición de los astros sobre el cielo y reconstruir las fuerzas gravitatorias que actúan sobre ellos.
El equipo revisó observaciones del Hubble obtenidas entre 2002 y 2023. Después incorporó datos infrarrojos más recientes del James Webb, cuya precisión permitió reducir las incertidumbres. Según explica la NASA, las mediciones detectaron desplazamientos equivalentes a una fracción de un solo píxel en los sensores de ambos observatorios.
Un estudio anterior había sugerido que el objeto oscuro podía ser una estrella de neutrones. La nueva serie temporal, mucho más extensa, permitió calcular una masa de 4,46 masas solares, con un margen aproximado de entre 3,45 y 5,68. Incluso en el extremo inferior, el cuerpo resulta demasiado masivo para encajar cómodamente dentro de los modelos de estrellas de neutrones.
La estrella visible no está orbitando alrededor de la nada. Está siendo arrastrada por un agujero negro silencioso.
Una órbita de 94 años que los astrónomos solo han visto parcialmente
La pareja también posee una arquitectura extraordinaria. La estrella tarda aproximadamente 94 años en completar una vuelta alrededor del agujero negro, aunque la incertidumbre permite periodos bastante más cortos o largos. Su distancia media ronda las 31 unidades astronómicas, ligeramente superior a la separación entre Neptuno y el Sol, y su órbita es muy alargada.
Hubble y Webb solo han seguido algo más de dos décadas de ese recorrido. En condiciones normales, observar menos de una cuarta parte de una órbita dificultaría enormemente pesar al objeto invisible. La casualidad ayudó: las mediciones coincidieron con el periastro, el momento en el que la estrella pasó más cerca del agujero negro y aceleró con mayor intensidad.
Esa curva en la trayectoria fue suficiente para medir el tirón gravitatorio y estimar la masa del compañero. El sistema es, en función a lo que explica el equipo, la binaria con un agujero negro de periodo más largo conocida hasta el momento.
Los investigadores consideran casi seguro que ambos objetos no nacieron juntos. El agujero negro probablemente capturó a la estrella después de un encuentro dentro del abarrotado cúmulo. La unión tampoco será permanente: las simulaciones estiman que otros astros terminarán desestabilizándola y separando a la pareja dentro de unos 800 millones de años. Puede parecer una eternidad, pero Omega Centauri tiene cerca de 12.000 millones de años.
Su masa es menor de la que debería tener en un lugar como Omega Centauri
oMEGACat BH-2 es también desconcertante por lo poco que pesa. Omega Centauri contiene estrellas pobres en metales, la expresión utilizada en astronomía para describir cuerpos con pocos elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.
Las estrellas masivas con baja metalicidad pierden menos material mediante sus vientos antes de colapsar. Por eso, los modelos suelen predecir que deberían producir agujeros negros relativamente pesados, en algunos casos con decenas de masas solares. El nuevo objeto tiene solo unas 4,46.
Su masa lo sitúa, además, cerca o dentro de la discutida brecha inferior de masas, una región comprendida aproximadamente entre las estrellas de neutrones más pesadas y los agujeros negros más ligeros. Durante años aparecieron pocos objetos convincentes en ese intervalo, aunque las detecciones recientes están mostrando que la frontera no está tan vacía como se pensaba.
Según señala el artículo científico, el hallazgo demuestra que al menos algunos agujeros negros ligeros pueden formarse en entornos con una metalicidad extremadamente baja. También plantea otra posibilidad: quizá Omega Centauri produjo agujeros negros más grandes, pero sus interacciones gravitatorias acabaron expulsándolos del cúmulo.
El primero de una población que continúa casi completamente oculta
Omega Centauri se encuentra a unos 18.000 años luz y es el cúmulo globular más masivo de la Vía Láctea. Su compleja composición química y sus diferentes generaciones de estrellas han llevado a sospechar que no nació como un cúmulo convencional, sino que podría ser el núcleo superviviente de una antigua galaxia enana devorada por la nuestra.
En 2024, el movimiento de siete estrellas extremadamente rápidas aportó evidencias de que en su centro podría existir un agujero negro de masa intermedia con al menos 8.200 masas solares. oMEGACat BH-2 es un objeto completamente distinto: un agujero negro pequeño, nacido del colapso de una única estrella y situado fuera de ese núcleo central.
La expresión “el primero de 10.000” debe interpretarse con cautela. Los astrónomos no saben cuántos continúan realmente dentro del cúmulo, y la mayoría probablemente estén aislados o formen sistemas imposibles de detectar con los métodos actuales. El propio estudio reconoce que traducir el descubrimiento de una binaria a la población total de agujeros negros implica grandes incertidumbres.
Aun así, el hallazgo demuestra que la búsqueda funciona. Los investigadores continuarán revisando las observaciones de Hubble y Webb, mientras esperan que el telescopio Nancy Grace Roman explore regiones estelares abarrotadas con una resolución similar a la del Hubble, pero sobre un campo mucho mayor.
oMEGACat BH-2 no brilló, no devoró a su compañera ni produjo una explosión. Fue descubierto únicamente porque, durante 20 años, una pequeña estrella dibujó en el cielo una curva que no podía explicar por sí sola. Entre diez millones de puntos luminosos, aquella desviación reveló el primero de los miles de objetos oscuros que todavía podrían estar esperando.
