Es posible que se haya confirmado un agujero negro rebelde que vaga por nuestra galaxia

La primera detección de lo que parece ser un agujero negro rebelde a la deriva a través de la Vía Láctea, revelada a principios de este año, acaba de obtener una importante validación.

Un segundo equipo de científicos, que realizó un análisis separado e independiente, logró casi el mismo descubrimiento, agregando peso a la idea de que potencialmente hemos identificado un agujero negro rebelde que deambula por la galaxia.

Dirigido por los astrónomos Casey Lam y Jessica Lu de la Universidad de California, Berkeley, el nuevo trabajo, sin embargo, ha llegado a una conclusión ligeramente diferente. Dado el rango de masa del objeto, podría ser un estrella neutrónen lugar de un agujero negro, según el nuevo estudio.

En cualquier caso, sin embargo, esto significa que podemos tener una nueva herramienta para buscar objetos «oscuros» compactos que de otro modo no serían detectables en nuestra galaxia, al medir cómo sus campos gravitatorios deforman y distorsionan la luz de estrellas distantes a medida que pasan. frente a ellos, llamado microlente gravitacional.

«Esta es la primera estrella de neutrones flotante o agujero negro descubierto con microlente gravitacional», dice Lu.

«Con microlente, podemos sondear estos objetos solitarios y compactos y pesarlos. Creo que hemos abierto una nueva ventana a estos objetos oscuros, que no se pueden ver de otra manera».

Agujeros negros se teoriza que son los núcleos colapsados ​​de estrellas masivas que han llegado al final de su vida y han expulsado su material exterior. Se cree que estas estrellas precursoras de agujeros negros, más grandes que 30 veces la masa del Sol, viven vidas relativamente cortas.

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De acuerdo con nuestras mejores estimaciones, por lo tanto, debería haber muchos de ellos. De 10 millones a 1 billón agujeros negros de masa estelar por ahí, vagando pacífica y silenciosamente por la galaxia.

Pero los agujeros negros se llaman agujeros negros por una razón. No emiten luz que podamos detectar, a menos que caiga material sobre ellos, un proceso que genera rayos X del espacio alrededor del agujero negro. Entonces, si un agujero negro simplemente está suspendido, sin hacer nada, casi no tenemos forma de detectarlo.

Casi. Lo que tiene un agujero negro es un campo gravitatorio extremo, tan potente que deforma la luz que lo atraviesa. Para nosotros, como observadores, esto significa que podemos ver una estrella distante aparecer más brillante y en una posición diferente a la que aparece normalmente.

El 2 de junio de 2011 es exactamente lo que sucedió. Dos investigaciones separadas de microlente, el Experimento de lente gravitacional óptica (OGLE) y las Observaciones de microlente en astrofísica (MOA), registraron de forma independiente un evento que alcanzó su punto máximo el 20 de julio.

Este evento se denominó MOA-2011-BLG-191 / OGLE-2011-BLG-0462 (abreviado como OB110462) y debido a que fue inusualmente largo y brillante, los científicos intentaron observarlo más de cerca.

«La duración del evento de brillo es una pista de cuán masiva la lente de primer plano desvía la luz de la estrella en el fondo», Lam explica.

«Es más probable que los eventos largos se deban a los agujeros negros. Sin embargo, esto no es una garantía, porque la duración del episodio de limpieza depende no solo de la masa de la lente en primer plano, sino también de la velocidad a la que la lente está en primer plano. Las estrellas de primer plano y de fondo se mueven una respecto a la otra.

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«Sin embargo, al medir también la posición aparente de la estrella en el fondo, podemos confirmar si el objetivo en primer plano es realmente un agujero negro».

Ilustración que muestra cómo Hubble visualiza un evento de microlente. (NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted)

En este caso, las observaciones de la región se realizaron en ocho ocasiones diferentes utilizando el Telescopio Espacial Hubble, hasta 2017.

A partir de un análisis en profundidad de estos datos, un equipo de astrónomos dirigido por Kailash Sahu del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial concluyó que el culpable era un agujero negro de microlente registrado en 7,1 veces la masa del Sol, a una distancia de 5153 luz. años de distancia

El análisis de Lu y Lam ahora agrega más datos del Hubble, adquirido recientemente en 2021. Su equipo descubrió que el objeto es un poco más pequeño, entre 1,6 y 4,4 veces la masa del Sol.

Esto significa que el objeto podría ser una estrella de neutrones. Este es también el núcleo colapsado de una estrella masiva, que comenzó entre 8 y 30 veces la masa del Sol.

El objeto resultante está soportado por algo llamado presión de degeneración de neutrones, por lo que los neutrones no quieren ocupar el mismo espacio; esto evita que se derrumbe por completo en un agujero negro. Tal objeto tiene un límite de masa de aproximadamente 2,4 veces la masa del Sol.

Curiosamente, no se detectaron agujeros negros por debajo de unas 5 veces la masa del Sol. Esto se conoce como la brecha de masa inferior. Si el trabajo de Lam y sus colegas es correcto, esto significa que podemos tener en nuestras manos una detección de objetos con una brecha de masa más pequeña, lo cual es muy tentador.

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Los dos equipos regresaron con masas diferentes para el objeto lento porque sus análisis arrojaron resultados diferentes para los movimientos relativos del objeto compacto y la estrella de la lente.

Sahu y su equipo descubrieron que el objeto compacto se mueve a una velocidad relativamente alta de 45 kilómetros por segundo, como resultado de una patada de nacimiento: una explosión de supernova torcida puede empujar el núcleo colapsado.

Lam y sus colegas, sin embargo, viajaron a 30 kilómetros por segundo. Este resultado, dicen, sugiere que quizás no sea necesaria una explosión de supernova para el nacimiento de un agujero negro.

En este momento, es imposible sacar una conclusión firme de OB110462 sobre qué estimación es correcta, pero los astrónomos esperan aprender mucho al descubrir más de estos objetos en el futuro.

«Sea lo que sea, el objeto es el primer remanente estelar oscuro descubierto que vaga por la galaxia sin estar acompañado por otra estrella». dice Lam.

La investigación fue aceptada El diario astrofísicoy está disponible en arXiv.

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