Se cree que hay centenares de millones de agujeros negros vagando por la Va Lctea. Encontrar uno de ellos ha sido un autntico reto durante las ltimas dcadas, pero puede que ahora, por fin, se haya localizado uno
El astrnomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fenmenos ms espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigacin, aventuras astronmicas y novedades cientficas sobre el Universo analizadas en profundidad.
Utilizando la tcnica de microlentes gravitacionales, dos grupos de astrnomos han encontrado un objeto estelar muy compacto en uno de los brazos espirales de nuestra galaxia y han determinado sus propiedades a partir de la relatividad general de Einstein.
Microlentes
Es muy difcil estudiar observacionalmente los agujeros negros. Su campo gravitatorio es tan extremo que la luz queda atrapada por ellos mismos y no emiten radiacin que pueda ser detectada directamente por nuestros telescopios. Por lo general, los agujeros negros se estudian por el comportamiento del gas circundante o por los efectos manifiestos que tienen en su estrella compaera cuando forman parte de un sistema estelar binario.
Particularmente difcil es estudiar los pequesimos agujeros negros de masa estelar. Son los que resultan cuando una estrella masiva llega al final de sus das explotando en forma de supernova. Y, sin embargo, se piensa que tales agujeros negros deben de ser muy abundantes en todas las galaxias, incluyendo la Va Lctea. Ello es debido a que las estrellas masivas viven muy rpidamente y, durante la vida de nuestra galaxia, hay muchas que ya han muerto y otras continan muriendo. Como resultado de ello, se estima que puede haber centenares de millones de agujeros negros vagando por la Va Lctea. Encontrar uno de ellos ha sido un autntico reto durante las ltimas dcadas, pero puede que ahora, por fin, se haya localizado uno.
Para buscar estos agujeros negros, los astrnomos han desarrollado un mtodo observacional conocido como la tcnica de las lentes gravitacionales. Se basa en un efecto predicho por la teora de la relatividad general de Einstein que tambin se viene utilizando para detectar muchas de las galaxias ms lejanas conocidas. El mtodo consiste en la observacin de dos astros perfectamente alineados con nuestro telescopio: un objeto en primer plano y otro, detrs, mucho ms lejos. El campo gravitacional del astro en primer plano desva la luz del astro ms lejano y la amplifica como si fuese una lente ptica.
Cuando esta tcnica se aplica a objetos estelares, se denomina ‘microlente’ gravitacional. La forma en que la luz es desviada por el objeto que se encuentra en primer plano da mucha informacin sobre este, incluso si se tratase de un agujero negro que no pudiese verse directamente.
Dos equipos
As, los astrnomos llevan dcadas monitorizando grandes campos de estrellas, esperando pacientemente a las alineaciones que puedan producirse de manera fortuita creando microlentes. Cuando sucede una de estas alineaciones, una estrella del fondo aumenta su brillo de manera repentina y, utilizando las ecuaciones de la relatividad general de Einstein, puede determinarse la masa del astro que se ha interpuesto en la lnea de mirada. Utilizando telescopios terrestres se han detectado unos 30.000 eventos de microlente hasta la fecha, y gracias a ello se han podido estudiar estrellas de todo tipo (incluyendo enanas marrones) e incluso exoplanetas.
Dos equipos de astrnomos, uno coordinado por Kailash Sahu del Instituto del Telescopio Hubble, en Baltimore, y otro por Casey Lam de la Universidad de California, en Berkeley, han encontrado ahora un objeto muy compacto que podra ser un agujero negro. Para ello utilizaron datos recogidos por el telescopio espacial Hubble durante seis aos (entre 2011 y 2017). El objeto estelar compacto se encuentra en el brazo espiral de la Va Lctea que se observa atravesando las constelaciones de la Quilla y Sagitario, a unos 5 000 aos luz de distancia.
Los investigadores han concluido que este objeto tan compacto no es una estrella ordinaria por dos razones. La primera es que la duracin del evento de abrillantamiento de la estrella lejana tuvo una duracin de casi nueve meses. Sin embargo, cuando la microlente est ocasionada por dos estrellas ordinarias, la duracin del evento suele ser de unos cuantos das. El segundo argumento reside en que, durante el abrillantamiento, no se observ ningn cambio de color. Si el objeto en primer plano hubiera sido una estrella ordinaria, los colores de las estrellas alineadas deberan haberse mezclado durante el fenmeno de microlente.
Ambos equipos tambin realizaron medidas de muy alta precisin (astromtricas) para calcular la desviacin espacial de la luz de la estrella de fondo. Esta desviacin result ser pequesima, de tan solo un microsegundo de arco (el tamao aparente de una persona en la Luna vista desde la Tierra), pero suficiente para concluir que el objeto en primer plano tiene una masa de entre 1,6 y 4,4 masas solares (segn Lam) o incluso 7 masas solares (segn Sahu).
Estrella de neutrones?
Del estudio de Lam se desprende que no podemos concluir tajantemente que se trate de un agujero negro, pues si su masa estuviese en el rango inferior nos encontraramos ante una estrella de neutrones, tambin un cadver estelar, pero de menos masa que los agujeros negros. Sin embargo, el equipo de Sahu, al favorecer masas mayores, no deja lugar a dudas de que se trata de un autntico agujero negro.
Este ltimo grupo de investigacin tambin calcul que la velocidad a la que se desplaza el agujero negro a travs de la Va Lctea alcanza los 162 000 kilmetros por hora, lo que sugiere que el evento de supernova en el que se cre, lo dispar de forma muy violenta.
Hasta ahora tan solo se venan estudiando estos agujeros negros de baja masa mediante la radiacin de rayos X que se produce en sistemas binarios y, en muy menor medida, gracias a las ondas gravitacionales emitidas en las fusiones de dos agujeros negros. Ambos mtodos favorecen la deteccin de objetos extremos.
Estas nuevas observaciones de microlentes, al tratar con objetos de los ms comunes (ya sea un agujero negro o una estrella de neutrones), suponen un descubrimiento muy esperanzador pues abre la puerta a nuevas detecciones de estos objetos tan esquivos. Habr pues que seguir monitorizando miles de estrellas, para detectar esos abrillantamientos que nos sealan el paso de los numerossimos agujeros negros que deben pulular por toda la Galaxia.
El artculo de Sahu y colaboradores ha sido publicado en la revista The Astrophysical Journal, el manuscrito puede ser consultado en este enlace. El trabajo del grupo de Lam ha sido publicado en The Astrophysical Journal Letters y el manuscrito puede leerse aqu.
Rafael Bachiller es director del Observatorio Astronmico Nacional (Instituto Geogrfico Nacional) y acadmico de la Real Academia de Doctores de Espaa.
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