Así es el agujero negro estelar más masivo de nuestra galaxia

Los agujeros negros estelares se forman a partir del colapso de estrellas masivas, y los que se han identificado hasta ahora en la Vía Láctea son, en promedio, unas 10 veces más masivos que el Sol.

Ahora, un equipo de astrónomos y astrónomas ha identificado al agujero negro de este tipo más masivo descubierto hasta ahora en nuestra galaxia, con unas impresionantes 33 masas solares, según publica en la revista Astronomy & Astrophysics.

El agujero negro estelar Gaia BH3 tiene 33 veces la masa de nuestro Sol

Apodado Gaia BH3 o BH3 para abreviar, se encontró cuando el equipo revisaba las observaciones de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) mientras preparaba una nueva publicación de datos. Detectó el extraño movimiento de «bamboleo» que impone a la estrella compañera que lo orbita

Incluso el siguiente agujero negro estelar más masivo conocido en nuestra galaxia, Cygnus X-1, solo alcanza 21 masas solares, lo que hace que esta nueva observación de un objeto con 33 masas solares sea excepcional.

Esta representación artística compara tres agujeros negros estelares de nuestra galaxia: Gaia BH1, Cygnus X-1 y Gaia BH3, cuyas masas son 10, 21 y 33 veces la del Sol respectivamente. / ESO/M. Kornmesser

Aunque conviene aclarar que no es el agujero negro más masivo de nuestra galaxia: ese título pertenece a Sagitario A*, situado en el centro de la Vía Láctea y que tiene aproximadamente cuatro millones de veces la masa del Sol.

Un agujero negro cercano

Gaia BH3 es el más masivo dentro de ella formado a partir del colapso de una estrella. Sorprendentemente, este agujero negro también está muy cerca de nosotros: a solo 2000 años luz de distancia, en la constelación de Aquila, y es el segundo más cercano a la Tierra.

«Nadie esperaba encontrar un agujero negro de gran masa acechando cerca y que no hubiera sido detectado hasta ahora», declara Pasquale Panuzzo, miembro de la colaboración Gaia y astrónomo del Observatorio de París, parte del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia (CNRS).

Nadie esperaba encontrar un agujero negro de gran masa acechando cerca y que no hubiera sido detectado hasta ahora

Pasquale Panuzzo (Observatorio de París/CNRS)

Para confirmar su descubrimiento, la colaboración Gaia utilizó datos de observatorios terrestres, incluido el instrumento UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph, espectrógrafo Echelle en el ultravioleta y el visible) del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) ubicado en el desierto de Atacama, en Chile.

El estudio también se basó en datos del espectrógrafo HERMES (en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias), instalado en el Telescopio Mercator y operado en La Palma (España) por la Universidad de Lovaina (Bélgica) en colaboración con el Observatorio de la Universidad de Ginebra (Suiza), así como el espectrógrafo de alta precisión SOPHIE en el Observatorio de Alta Provenza (Francia).

Todas estas observaciones revelaron propiedades clave de la estrella compañera, lo que, junto con los datos de Gaia, permitió al equipo medir con precisión la masa de BH3.

La comunidad astronómica ha detectado con anterioridad agujeros negros igualmente masivos fuera de nuestra galaxia (utilizando ondas gravitacionales) y han teorizado que pueden formarse a partir del colapso de estrellas cuya composición química cuente con muy pocos elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.

Se cree que estas estrellas pobres en metales pierden menos masa a lo largo de su vida y, por lo tanto, les queda más material para producir agujeros negros de gran masa tras de su muerte. Pero hasta ahora no había pruebas que vincularan directamente a las estrellas pobres en metales con los agujeros negros de gran masa.

La estrella compañera de BH3 guarda pistas importantes sobre otra estrella que colapsó para formar este agujero negro excepcional

Las parejas de estrellas tienden a tener composiciones similares, lo que significa que la compañera de BH3 guarda pistas importantes sobre la estrella que colapsó para formar este agujero negro excepcional. Los datos de UVES mostraron que la compañera era una estrella muy pobre en metales, lo que indica que la estrella que colapsó para formar BH3 también era pobre en metales, tal como se predijo.

Futuros datos de Gaia

«Dimos el paso excepcional de publicar este artículo basado en datos preliminares antes de la próxima entrega de datos de Gaia debido a la naturaleza única del descubrimiento», afirma la coautora Elisabetta Caffau, también miembro de la colaboración Gaia del CNRS y el Observatorio de París.

Hacer que esta información esté disponible permitirá a otros miembros de la comunidad astronómica comenzar a estudiar este agujero negro de manera inmediata, sin esperar a la publicación completa de los datos, prevista, como muy pronto, para finales de 2025.

Referencia:

Gaia Collaboration. “Discovery of a dormant 33 solar-mass black hole in pre-release Gaia astrometry”. Astronomy & Astrophysics