Un monstruoso agujero negro, en el «patio trasero» de la Tierra

Los agujeros negros se consideran exóticos porque, aunque las estrellas y otros objetos cercanos sienten claramente su fuerza gravitacional, ninguna luz puede escapar de un agujero negro, por lo que no se pueden ver de la misma manera que las estrellas visibles. «En algunos casos, como en el caso de los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias, pueden impulsar la formación y evolución de galaxias», dice Chakrabarti en un comunicado. «Todavía no está claro cómo estos agujeros negros que no interactúan afectan la dinámica galáctica en la Vía Láctea. Si son numerosos, pueden afectar la formación de nuestra galaxia y su dinámica interna».

Para encontrar el agujero negro, Chakrabarti y un equipo de científicos estadounidenses analizaron datos de casi 200.000 estrellas binarias liberados durante el verano por la misión del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea. «Buscamos objetos de los que se informó que tenían grandes masas compañeras pero cuyo brillo podría atribuirse a una sola estrella visible», dice. «Por lo tanto, tienes una buena razón para pensar que el compañero es oscuro».

Se siguieron fuentes interesantes con mediciones espectrográficas de varios telescopios, incluido el Buscador automático de planetas en California, el Telescopio Gigante de Magallanes de Chile y el Observatorio W.M. Keck en Hawai. «La atracción del agujero negro sobre la estrella similar al Sol visible se puede determinar a partir de estas medidas espectroscópicas, que nos dan una velocidad en la línea de visión debido a un cambio Doppler», dice Chakrabarti. Un cambio Doppler es el cambio en la frecuencia de una onda en relación con un observador, como el tono del sonido de una sirena cambia cuando pasa un vehículo de emergencia.

«Al analizar las velocidades en la línea de visión de la estrella visible, y esta estrella visible es similar a nuestro propio sol, podemos inferir qué tan masivo es el compañero del agujero negro, así como el período de rotación y lo excéntrica que sea la órbita», dice ella. «Estas medidas espectroscópicas confirmaron de forma independiente la solución de Gaia que también indicó que este sistema binario está compuesto por una estrella visible que orbita un objeto muy masivo».

El agujero negro debe deducirse del análisis de los movimientos de la estrella visible porque no interactúa con la estrella luminosa. Los agujeros negros que no interactúan no suelen tener un anillo en forma de rosquilla de acumulación de polvo y material que acompaña a los agujeros negros que interactúan con otro objeto. La acumulación hace que el tipo que interactúa sea relativamente más fácil de observar ópticamente, razón por la cual se han encontrado muchos más de ese tipo.

«La mayoría de los agujeros negros en los sistemas binarios están en binarios de rayos X; en otras palabras, son brillantes en los rayos X debido a alguna interacción con el agujero negro, a menudo debido a que el agujero negro devora a la otra estrella», dice Chakrabarti. «A medida que las cosas de la otra estrella caen en este profundo pozo de potencial gravitacional, podemos ver los rayos X».

«La mayoría de los agujeros negros en los sistemas binarios están en binarios de rayos X; en otras palabras, son brillantes en los rayos X debido a alguna interacción con el agujero negro, a menudo debido a que el agujero negro devora a la otra estrella», dice Chakrabarti. «A medida que las cosas de la otra estrella caen en este profundo pozo de potencial gravitacional, podemos ver los rayos X».

Estos sistemas que interactúan tienden a estar en órbitas de período corto. «En este caso, estamos viendo un agujero negro monstruoso, pero está en una órbita de largo período de 185 días, o alrededor de medio año. Está bastante lejos de la estrella visible y no avanza hacia ella», explica.

Las técnicas que emplearon los científicos también deberían aplicarse para encontrar otros sistemas que no interactúen. «Esta es una nueva población sobre la que apenas estamos comenzando a aprender y nos informará sobre el canal de formación de los agujeros negros, por lo que ha sido muy emocionante trabajar en esto», dice Peter Craig, candidato a doctorado en el Instituto de Rochester de Technology quien es asesorado en su tesis por Chakrabarti.

«Las estimaciones simples sugieren que hay alrededor de un millón de estrellas visibles que tienen compañeros de agujeros negros masivos en nuestra galaxia», dice Chakrabarti. «Pero hay cien mil millones de estrellas en nuestra galaxia, por lo que es como buscar una aguja en un pajar. La misión Gaia, con sus medidas increíblemente precisas, lo hizo más fácil al reducir nuestra búsqueda».

Los científicos están tratando de comprender las vías de formación de los agujeros negros que no interactúan. «Actualmente, los teóricos han propuesto varias rutas diferentes, pero los agujeros negros que no interactúan alrededor de estrellas luminosas son un tipo de población muy nuevo», dice Chakrabarti. «Por lo tanto, es probable que nos lleve algún tiempo comprender su demografía, cómo se forman y cómo estos canales son diferentes, a la población más conocida de agujeros negros que interactúan y se fusionan».