Agencias/Ciudad de México.- Estrellas de rápido movimiento recientemente identificadas en el cúmulo estelar Omega Centauri proporcionan evidencia sólida de que hay un agujero negro central en el cúmulo.
Con al menos 8,200 masas solares, es el mejor candidato para una clase de agujeros negros que los astrónomos han creído que existen desde hace mucho tiempo: agujeros negros de masa intermedia, formados en las primeras etapas de la evolución de las galaxias. A 18,000 años luz, es el agujero negro masivo más cercano a la Tierra.
El descubrimiento refuerza la idea de que Omega Centauri es la región central de una galaxia que fue tragada por la Vía Láctea hace miles de millones de años. Despojado de sus estrellas exteriores, ese núcleo galáctico ha permanecido “congelado en el tiempo” desde entonces. El estudio ha sido publicado en la revista Nature.
Omega Centauri es una colección espectacular de unos 10 millones de estrellas, visible como una mancha en el cielo nocturno desde las latitudes del sur. A través de un pequeño telescopio, no se ve diferente de otros llamados cúmulos globulares: una colección esférica de estrellas, tan densa hacia el centro que se vuelve imposible distinguir estrellas individuales.
Pero ahora un nuevo estudio, dirigido por Maximilian Häberle (Instituto Max Planck de Astronomía), confirma lo que los astrónomos venían sospechando desde hacía tiempo: Omega Centauri contiene un agujero negro central.
El agujero negro parece ser el “eslabón perdido” entre sus parientes estelares y supermasivos: atrapado en una etapa intermedia de la evolución, es considerablemente menos masivo que los agujeros negros típicos en los centros de las galaxias. Omega Centauri parece ser el núcleo de una pequeña galaxia separada cuya evolución se interrumpió cuando la Vía Láctea lo tragó.
Maximilian Häberle, un estudiante de doctorado en el Instituto Max-Planck de Astronomía, dirigió el trabajo de creación de un enorme catálogo de los movimientos de las estrellas en Omega Centauri, midiendo las velocidades de 1.4 millones de estrellas mediante el estudio de más de 500 imágenes del Hubble del cúmulo.
Las estrellas de rápido movimiento lo son debido a la presencia de una masa cercana concentrada. En el caso de una sola estrella, sería imposible determinar si es rápida porque la masa central es grande o porque la estrella está muy cerca de la masa central, o si la estrella simplemente está volando en línea recta, sin masa a la vista.
Fast-moving stars around an intermediate-mass black hole in Omega Centauri. https://t.co/MAmmPQrx32
— Astrophysics of Galaxies Papers (@BCRX) May 13, 2024
Pero siete estrellas de este tipo, con diferentes velocidades y direcciones de movimiento, permitieron a Häberle y sus colegas separar los diferentes efectos y determinar que hay una masa central en Omega Centauri, con una masa de al menos 8.200 soles. Las imágenes no indican ningún objeto visible en la ubicación inferida de esa masa central, como se esperaría de un agujero negro.
El análisis más amplio no solo permitió a Häberle determinar con precisión las velocidades de sus siete estrellas de alta velocidad, sino que también acotó la ubicación exacta de dónde se encuentra la región central, de tres meses luz de diámetro (en las imágenes, tres segundos de arco), dentro de Omega Centauri.
Además, el análisis proporcionó una confirmación estadística: una única estrella de alta velocidad en la imagen podría no pertenecer ni siquiera a Omega Centauri. Podría ser una estrella fuera del cúmulo que pasa justo detrás o delante del centro de Omega Centauri por casualidad. Las observaciones de siete estrellas de este tipo, por otro lado, no pueden ser pura coincidencia y no dejan lugar a explicaciones distintas a un agujero negro.
“Estudios anteriores habían dado lugar a preguntas críticas como ‘¿Dónde están las estrellas de alta velocidad?’ Ahora tenemos una respuesta a eso y la confirmación de que Omega Centauri contiene un agujero negro de masa intermedia. A una distancia de unos 18,000 años luz, este es el ejemplo conocido más cercano de un agujero negro masivo“, dice el coautor Maximilian Neumayer.
El agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea está a una distancia de unos 27,000 años luz. Esta detección no solo promete resolver el debate de una década sobre un agujero negro de masa intermedia en Omega Centauri. También es el mejor candidato hasta el momento para la detección de un agujero negro de masa intermedia en general.
A la luz de sus hallazgos, Neumayer, Häberle y sus colegas planean ahora examinar el centro de Omega Centauri con más detalle. Ya tienen la aprobación para medir el movimiento de la estrella de alta velocidad hacia o desde la Tierra (velocidad de línea de visión) utilizando el telescopio espacial James Webb, y hay instrumentos futuros (GRAVITY+ en el VLT de ESO, MICADO en el Extremely Large Telescope) que podrían determinar las posiciones estelares con mayor precisión que el Hubble.
El objetivo a largo plazo es determinar cómo se aceleran las estrellas: cómo se curvan sus órbitas. Sin embargo, seguir a esas estrellas una vez alrededor de su órbita completa, como en las observaciones ganadoras del premio Nobel cerca del agujero negro en el centro de la Vía Láctea, es un proyecto para futuras generaciones de astrónomos.
La menor masa del agujero negro de Omega Centauri significa escalas de tiempo diez veces mayores que para la Vía Láctea: períodos orbitales de más de cien años.
Fast-moving stars around an intermediate-mass black hole in Omega Centauri. Maximilian Häberle et. al. https://t.co/r9udEEezF8 pic.twitter.com/lPcoatQgBn
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