Detectan el primer agujero negro “de bolsillo”: con menos de 20 kilómetros de diámetro

Efectivamente, un agujero negro de menos de 20 kilómetros de diámetro y una masa de entre 2,6 y 6,1 la del Sol.

Eso es lo que creen haber encontrado un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Ohio a 10.000 años luz de distancia, justo en el borde exterior de la Via Láctea.

Si están en lo cierto, no solo se trataría del agujero negro más pequeño jamás localizado, sino que inauguraría toda una nueva clase de astros de este tipo que eran, hasta ahora, un enorme misterio.

¿Qué sabemos de este curioso agujero negro de bolsillo?

Normalmente, la única forma que tenemos de observar ‘directamente’ un agujero negro es a través de la radiación de rayos X que genera su disco de acreción (la materia que rodea al agujero). Sin embargo, en este caso dicha estrategia no era posible, el objeto estaba ‘inactivo’ y tuvieron que recurrir a sistemas indirectos.

En este caso, los investigadores revisaron más de 100.000 estrellas para identificar algunas de ellas que parecieran tambalearse debido a los efectos gravitacionales inducidos por otros objetos cercanos (el agujero que buscaban).

Finalmente, el equipo de Christopher Kochanek se centró en un sistema binario (J05215658).

¿Y si lo que hasta ese momento creían que eran dos estrellas, se trataba en realidad de un agujero negro orbitando alrededor de una estrella cada 83 días?

Esto sería un bombazo cosmológico porque hasta ahora sabíamos que, al explotar, las estrellas “pequeñas” se transforman en estrellas de neutrones y las “grandes” en agujeros negros.

Sin embargo, no tenemos claro cuál es el umbral.

Durante largos años, los agujeron negros que los astrónomos han ido conociendo de esta forma tenían aproximadamente entre cinco y quince veces la masa del Sol, mientras que las estrellas de neutrones no suelen superar las dos masas solares, ya que si estuvieran por encima de 2,5 veces la masa del Sol colapsarían a su vez en agujeros negros.

Pero en verano de 2017 todo cambió.

El detector de ondas gravitacionales LIGO, en efecto (que no necesita guiarse por el brillo de uno de los miembros de un sistema binario para averiguar si su compañera es un agujero negro), vio cómo dos agujeros negros se fundían en uno solo en una galaxia vecina, a 1,8 millones de años luz de distancia de la Tierra.

Uno de esos agujeros negros tenía 31 masas solares, y el otro 25.

«De inmediato -explica Thompson- todos pensaron “Guau”, porque eso era algo espectacular.

Y no solo porque demostró que LIGO funcionaba, sino porque las masas eran enormes. Nunca habíamos visto antes agujeros negros de ese tamaño».

Tanto Thompson como otros investigadores llevaban tiempo sospechando que podrían existir agujeros negros fuera del rango de tamaños conocido, y el descubrimiento de LIGO demostró, en efecto, que podían ser más grandes.

¿Pero qué ocurria con el rango de tamaños que hay entre las estrellas de neutrones más grandes y los agujeros negros más pequeños? 

Thompson y sus colegas decidieron, precisamente, dedicarse a resolver ese misterio.

Para conseguirlo, el equipo de astrónomos empezó analizando los datos de APOGEE (Experimento de Evolución Galáctica del Observatorio Apache Point), que ha recolectado ya espectros de luz de alrededor de 100.000 estrellas en la Vía Láctea.

Esos espectros, en efecto, pueden mostrar si una estrella está orbitando alrededor de otro objeto: si el espectro luminoso cambia primero hacia longitudes de onda más azules, y después vuelve a cambiar hacia longitudes de onda más rojas, significa que primero se estaba acercando (azul) para alejarse después (rojo). 

Si el patrón se repite, (azul, rojo, azul, rojo…) es muy probable que la estrella esté orbitando a una compañera en un sistema binario.

Pero si una estrella muestra ese comportamiento y la estrella compañera resulta invisible, entonces es muy probable que la segunda estrella se haya convertido en un agujero negro.

Thompson redujo las 100.000 estrellas estudiadas por APOGEE a las 200 más interesantes.

Y comparó después los datos de esos sistemas binarios potenciales con las imágenes de esas mismas estrellas en otro instrumento, ASAS-SN, que rastrea el cielo en busca de supernovas.

La comparación reveló la presencia de una estrella roja gigante que parecía estar orbitando algo.

Pero ese «algo», según los cálculos, era mucho más pequeño que los agujeros negros conocidos en nuestra galaxia, aunque mucho más grande que cualquiera de las estrellas de neutrones de las que tenemos noticia.

Al final, y tras llevar a cabo cálculos adicionales con el espectrógrafo Echelle Reflector Tillinghast y el satélite Gaia, los investigadores se dieron cuenta de que habían encontrado un agujero negro de baja masa, unas 3,3 veces la masa del Sol.

«Lo que hemos hecho aquí -concluye Thompson- es encontrar una nueva forma de buscar agujeros negros, pero también hemos identificado uno de una nueva clase de agujeros negros de baja masa que los astrónomos no conocían con anterioridad».

Fuentes: Xataca, ABC