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Astrónomos encuentran evidencia de un nuevo tipo de agujero negro

Los agujeros negros se encuentran entre los objetos más misteriosos del Universo. Pero tienen una cosa en común: la mayoría de los agujeros negros que encontramos se dividen en dos categorías: pequeños y estelares agujeros negros con la masa unas cuantas veces más que nuestro Sol; o agujeros negros supermasivos que pesan el equivalente a millones de miles de millones de soles.
Ahora los investigadores acaban de anunciar nuevas pruebas de un nuevo tipo de agujero negro, llamado «agujero negro de masa intermedia», que pesa un estimado de 2.200 soles, y se encuentran ocultos en un denso grupo de estrellas.
Los investigadores ya habían predicho que estos agujeros negros de masa intermedia (IMBH), que pesan entre 100 y 10.000 soles, podrían existir en nuestro Universo.
Pero los astrónomos sólo han visto a un puñado de candidatos de IMBH, por lo que esta nueva observación es bastante emocionante.
Se cree que los agujeros negros de tamaño medio contienen algunas pistas importantes sobre cómo los agujeros negros supermasivos que vemos en los centros de galaxias hoy terminaron siendo tan grandes, algo que no puede explicarse fácilmente con nuestra comprensión actual de la física.
«Queremos encontrar agujeros negros de masa intermedia porque son el eslabón perdido entre la masa estelar y los agujeros negros supermasivos», dijo el investigador principal Bulent Kiziltan del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica.
«Pueden ser las semillas primordiales que se convirtieron en los monstruos que vemos hoy en los centros de las galaxias».
El nuevo agujero negro de masa intermedia ha sido descubierto en el centro del cúmulo estelar globular conocido como 47 Tucanae.
47 Tucanae se encuentra a sólo 13.000 años luz de la Tierra – relativamente cerca, en términos espaciales – y contiene la constelación sur de Tucana el Tucán.
El cúmulo estelar contiene miles de estrellas y unas dos docenas de púlsares, en una pelota de unos 120 años luz de diámetro, y los investigadores han estado buscando durante mucho tiempo signos de un agujero negro en su centro.
Se cree que los agujeros negros se forman cuando las estrellas colapsan sobre sí mismas al final de sus vidas, por lo que con tantas estrellas abarrotadas en un espacio tan denso, parecía un candidato principal.
Pero, detectar un agujero negro en un cúmulo de estrellas globulares es más difícil de lo que parece, porque los agujeros negros tienen una gravedad tan grande que absorben la materia sin permitir que nada de luz visible escape – de ahí el nombre de «negro».
Por lo general, los astrónomos manchan agujeros negros buscando rayos X, que salen del disco caliente de material que rodea los agujeros negros.
Pero el método sólo funciona cuando los agujeros negros se alimentan activamente del gas cercano. Debido a que el centro de 47 Tucanae está libre de gas, cualquier agujero negro en su centro estaría muriendo de hambre, haciendo que el agujero negro permanezca oculto.
Otra estrategia sería detectar el agujero negro debido a su influencia en las estrellas cercanas – así es como vimos el agujero negro en el centro de nuestra galaxia – pero debido a que 47 Tucanae está tan atestada, esto tampoco funcionó.
«Los agujeros negros de masa intermedia han sido esperados durante muchas décadas», dijo Kiziltan a Space.com. – Pero no hemos podido encontrar uno de manera concluyente.
En el nuevo estudio, el equipo tomó dos enfoques diferentes para finalmente dar con el IMBH. En primer lugar, supervisaron el movimiento general de las estrellas en todo el grupo, en lugar de sólo mirar una o dos.
El equipo observó que algo denso estaba actuando como una «cuchara» cósmica que estaba removiendo el bote de estrellas, causando que las estrellas tiraran a velocidades más altas y a distancias mayores. La explicación más probable para esta actividad fue un agujero negro.
Ellos respaldaron estas observaciones mirando los pulsares dentro del cúmulo estelar: los pulsares son restos de estrellas muertas que emiten brillantes explosiones de señales de radio.
Los pulsares de 47 Tucanae también estaban siendo arrojados – algo que no podía explicarse a menos que hubiera un agujero negro en medio de ellos.
Usando modelos de computadora, fueron capaces de calcular que el cúmulo estelar globular debía contener un agujero negro de masa intermedia.
La evidencia sugiere la presencia de un IMBH que pesa cerca de 2.200 masas solares – teniendo en cuenta el margen de error, el rango superior de sus cálculos sugiere que podría ser de hasta 3.700 masas solares, y tan bajo como 1.400 masas solares.
Todos esos números lo colocan con seguridad dentro de los criterios de un IMBH.
Los investigadores seguirán estudiando este nuevo tipo de agujero negro para obtener una idea de cómo funciona. Pero piensan que la técnica podría ser usada para encontrar más IMBHs en el Universo – dado el tiempo que este agujero negro eludió la detección, el equipo sugiere que muchos otros cúmulos globulares podrían ocultar objetos únicos.
Cuanto más nos encontremos, y más nos acercaremos a la comprensión de cómo los agujeros negros supermasivos llegaron a formarse – podremos empezar a resolver algunos de los otros misterios acerca de cómo los agujeros negros funcionan.
La investigación ha sido publicada en Nature.