Fuerte evidencia del buscado agujero negro de masa intermedia

Los astrónomos han encontrado agujeros negros con una amplia gama de masas, desde los que tienen alrededor de 5-150 M⊙ (masas solares) hasta los supermasivos con más de 100 000 M⊙ hallados en los centros de las galaxias. Sin embargo, solo se han descubierto unos pocos agujeros negros candidatos de masa intermedia, entre 150 y 100 000 veces la masa del Sol.

Entre ellos se incluyen detecciones en dos cúmulos globulares masivos alrededor de la galaxia de Andrómeda, algunas fuentes hiperluminosas de rayos X y varios núcleos galácticos activos en galaxias enanas. Sin embargo, todos estos candidatos son difíciles de confirmar por su lejanía. Ahora se ha encontrado un escenario mucho más cercano: el cúmulo globular estelar Omega Centauri (ω Centauri), dentro de nuestra Vía Láctea.

Siete estrellas de movimiento rápido de Omega Centauri ofrecen pruebas sólidas de la presencia de un agujero negro de masa intermedia en su centro

Aunque existían algunos estudios cuestionados previos, ahora siete estrellas de movimiento rápido observadas en este cúmulo estelar ofrecen pruebas sólidas de la presencia de un agujero negro de masa intermedia en su centro, según una investigación publicada en la revista Nature. Los datos e imágenes proceden de 20 años de observaciones del telescopio espacial Hubble de la NASA y la ESA.

“Las velocidades medidas de estas siete estrellas son tan altas que deberían abandonar ω Centauri en un lapso de tiempo relativamente corto, por tanto, la mejor explicación de por qué siguen en el centro del cúmulo es que un objeto masivo está tirando gravitatoriamente de ellas e impidiendo su escape”, explica a SINC el primer autor, Maximilian Häberle del Instituto Max Planck de Astronomía (Alemania).

Zoom de 3 paneles en una nueva imagen coloreada de Omega Centauri con la posición probable del agujero negro de/ masa intermedia. / ESA/Hubble & NASA, M. Häberle (MPIA)

“Y el único objeto que puede ser lo suficientemente masivo es un agujero negro de masa intermedia con al menos 8200 masas solares”, subraya el astrónomo. Respecto a la masa máxima que podría tener, comenta: “Serán necesarias futuras modelizaciones para determinar con precisión la masa de este agujero negro. Sin embargo, las simulaciones actuales nos permiten situar el límite superior de la masa del agujero negro en unas 50.000 M⊙”.

El único objeto lo suficientemente masivo que puede tirar de estas estrellas es un agujero negro de masa intermedia con al menos 8200 masas solares

Maximilian Häberle (MPIA)

Las estrellas recién descubiertas ofrecen la mejor prueba hasta ahora de que ω Centauri alberga un agujero negro de masa intermedia, pero se va a seguir investigando tanto en este cúmulo globular como en otros. El telescopio espacial James Webb (JWST) ayudará en esta tarea.

Próximos pasos

“Independientemente de nuestro descubrimiento, un equipo liderado por Oleg Kargaltsev de la Universidad George Washington (EE UU) va a utilizar observaciones profundas del JWST para buscar una firma de acreción, es decir, el brillo del gas que está siendo acumulado o ‘acrecianado’ en el agujero negro de Omega Centauri”, apunta Häberle.

Están en marcha nuevas investigaciones de este agujero negro con datos del telescopio espacial James Webb

“Nuestro propio equipo también utilizará el Webb para obtener observaciones espectroscópicas profundas de las estrellas cercanas al agujero negro –añade–. Esto nos permitirá medir sus velocidades tridimensionales, y no solo las velocidades 2D como en el presente trabajo, y así se podrán restringir mejor las órbitas de las estrellas”.

Además de estas observaciones de seguimiento inmediatas, el estudio a largo plazo de las estrellas de movimiento rápido podría revelar curvaturas en sus órbitas, como se observa en las que hay alrededor del agujero negro supermasivo Sgr A* en el centro de la Vía Láctea.

“Por último, también nos gustaría buscar agujeros negros de masa intermedia en otros cúmulos estelares”, adelanta Häberle, “aunque esto supone un gran reto desde el punto de vista observacional y puede requerir la próxima generación de telescopios, como el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) que se está construyendo actualmente en Chile”.

Referencia:

Maximilian Häberle et al. “Fast-moving stars around an intermediate-mass black hole in ω Centauri”. Nature, 2024