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| El descubrimiento, uno de los únicos agujeros negros de masa intermedia confirmados, vive en un objeto igualmente raro conocido como núcleo despojado de baja masa. Crédito de la imagen: ArtStation |
Astrónomos han descubierto un agujero negro oculto en un enorme cúmulo de estrellas -B023-G078- en nuestra galaxia vecina más cercana, Andrómeda. A diferencia de cualquier otro agujero negro, este agujero negro -de cien mil masas solares- es más pequeño, pero mayor que los que nacen cuando las estrellas explotan.
Esto lo convierte en el único agujero negro de masa intermedia confirmado.
B023-G078 se consideraba un enorme cúmulo estelar. Sin embargo, se trata de un núcleo despojado, argumentan los científicos. Los núcleos despojados son restos de galaxias pequeñas que cayeron dentro de otras más grandes y despojaron a sus estrellas exteriores de las fuerzas gravitacionales.
El autor principal, Anil Seth, profesor asociado de astronomía en la Universidad de Utah y coautor del estudio, dijo: "Tenemos muy buenas detecciones de los agujeros negros más grandes, de masa estelar, de hasta 100 veces el tamaño de nuestro sol, y agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias que son millones de veces el tamaño de nuestro sol, pero no hay ninguna medición de los negros entre estos. Es un gran vacío. Este descubrimiento llena ese vacío".
La autora principal, Renuka Pechetti, de la Universidad John Moores de Liverpool, que comenzó la investigación mientras estaba en la U, dijo: "Anteriormente, hemos encontrado grandes agujeros negros dentro de núcleos masivos y despojados que son mucho más grandes que B023-G078. Sabíamos que debía haber agujeros negros más pequeños en núcleos despojados de menor masa, pero nunca había habido pruebas directas. Creo que este es un caso bastante claro de que finalmente hemos encontrado uno de estos objetos".
Seth dijo: "Sabía que el objeto B023-G078 era uno de los más masivos de Andrómeda y pensé que podría ser un candidato a núcleo despojado. Pero necesitábamos datos para demostrarlo. Llevábamos muchos años solicitando a varios telescopios más observaciones, y mis propuestas siempre fracasaban. Cuando descubrimos un agujero negro supermasivo dentro de un núcleo despojado en 2014, el Observatorio Gemini nos dio la oportunidad de explorar la idea."
Para este estudio, el equipo recopiló datos del Observatorio Gemini e imágenes del telescopio espacial Hubble. Utilizando los datos, estimaron la distribución de la masa dentro de B023-G078 modelando su perfil de luz.
Un cúmulo globular tiene un perfil de luz característico con la misma forma cerca del centro que en las regiones exteriores. B023-G078 es diferente. La luz en el centro es redonda y luego se aplana, moviéndose hacia afuera. La composición química de las estrellas también cambia, con más elementos pesados en las estrellas del centro que en las cercanas al borde del objeto.
Según Seth, "los cúmulos estelares globulares se forman al mismo tiempo. En cambio, estos núcleos despojados pueden tener episodios de formación repetidos, en los que el gas cae en el centro de la galaxia y forma estrellas. Y otros cúmulos estelares pueden ser arrastrados al centro por las fuerzas gravitatorias de la galaxia. Es una especie de vertedero para un montón de cosas diferentes. Así que las estrellas en núcleos despojados serán más complicadas que los cúmulos globulares. Y eso es lo que vimos en B023-G078".
Utilizando la distribución de la masa del objeto, el equipo predijo la velocidad a la que deberían moverse las estrellas en cualquier lugar del cúmulo. Luego lo compararon con sus datos. Descubrieron que las estrellas de mayor velocidad orbitaban alrededor del centro.
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| El panel de la izquierda muestra una imagen de campo amplio de M31 con el recuadro rojo y el recuadro que muestra la ubicación y la imagen de B023-G78 donde se encontró el agujero negro. Crédito: Iván Éder, HST ACS/HRC |
Cuando construyeron un modelo sin incluir un agujero negro, las estrellas del centro eran demasiado lentas en comparación con sus observaciones. Cuando añadieron el agujero negro, obtuvieron velocidades que coincidían con los datos. El agujero negro se suma a la evidencia de que este objeto es un núcleo despojado.
Pechetti dijo: "Las velocidades estelares que estamos obteniendo nos dan una evidencia directa de que hay alguna masa oscura justo en el centro. Es difícil que los cúmulos globulares formen grandes agujeros negros. Pero si está en un núcleo despojado, entonces ya debe haber un agujero negro presente, dejado como remanente de la galaxia más pequeña que cayó en, la más grande".
Seth dijo: "Sabemos que las grandes galaxias generalmente se forman a partir de la fusión de galaxias más pequeñas, pero estos núcleos despojados nos permiten descifrar los detalles de esas interacciones pasadas."
Fuentes, créditos y referencias:
“Detection of a 100,000 M⊙ black hole in M31’s Most
Massive Globular Cluster: A Tidally Stripped Nucleus” by Renuka
Pechetti, Anil Seth, Sebastian Kamann, Nelson Caldwell, Jay Strader,
Mark den Brok, Nora Luetzgendorf, Nadine Neumayer and Karina Voggel, 11
January 2022, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac339f
Fuente: Universidad de Utah