Creación artística de una estrella destrozada por un agujero negro de masa intermedia (IMBH), rodeado por un disco de acreción. Este disco, de material delgado y giratorio, consiste en las sobras de una estrella que fue destrozada por las ondas del agujero negro. Crédito: ESA/Hubble, M. Kornmesser
Nuevos datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA han proporcionado la evidencia más sólida hasta la fecha de la existencia real de agujeros negros de masa intermedia en el Universo.
Hubble ha confirmado que este agujero negro de masa intermedia habita dentro de un denso cúmulo estelar.
Se trata de 3XMM J215022.4−055108, un agujero negro con una masa intermedia de 740 millones de años luz. Su masa tiene más de 50.000 veces la masa de nuestro Sol.
En 2006, los satélites de alta energía detectaron una potente llamarada de rayos X, pero no estaba claro si se originó dentro o fuera de nuestra galaxia.
Los investigadores lo atribuyeron a una estrella que se desgarró después de acercarse demasiado a un objeto compacto gravitacionalmente poderoso, como un agujero negro.
Sorprendentemente, la fuente de rayos X, llamada 3XMM J215022.4−055108, no estaba ubicada en el centro de una galaxia, donde normalmente residen los agujeros negros masivos.
Esto aumentó las esperanzas de que esa fuente de rayos X fuera el culpable, pero primero tuvo que descartarse otra posible fuente de la llamarada de rayos X.
Podría haber sido una estrella de neutrones en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, que se enfría después de calentarse a una temperatura muy alta. Las estrellas de neutrones son los restos extremadamente densos de una estrella explotada.
Incógnita despejada
Para despejar esta incógnita, Hubble apuntó a la fuente de rayos X buscando su ubicación precisa.
Las imágenes profundas de alta resolución confirmaron que los rayos X no emanaron de una fuente aislada en nuestra galaxia, sino de un cúmulo estelar distante y denso en las afueras de otra galaxia, justo el tipo de lugar donde los astrónomos esperaban encontrar evidencia para un agujero negro de masa intermedia (IMBH).
Investigaciones anteriores del Hubble habían demostrado que cuanto más masiva es la galaxia, más masivo es su agujero negro.
Por lo tanto, este nuevo resultado sugiere que el cúmulo estelar que alberga a 3XMM J215022.4−055108 puede ser el núcleo despojado de una galaxia enana de masa más baja que fue destruida gravitacionalmente por sus interacciones cercanas con una galaxia más grande, actual anfitrión del IMBH.
Eslabón perdido
Los agujeros negros de masa intermedia son un "eslabón perdido" buscado desde hace mucho tiempo en la evolución de los agujeros negros.
Se han encontrado algunos otros candidatos de IMBH hasta la fecha, pero ninguna evidencia tan sólida como la aportada ahora por Hubble.
Los agujeros negros de masa intermedia son más pequeños que los agujeros negros supermasivos que se encuentran en los núcleos de las galaxias grandes, pero más grandes que los agujeros negros de masa estelar formados por el colapso de estrellas masivas.
Hubble ha confirmado que este agujero negro de masa intermedia habita dentro de un denso cúmulo estelar.
Se trata de 3XMM J215022.4−055108, un agujero negro con una masa intermedia de 740 millones de años luz. Su masa tiene más de 50.000 veces la masa de nuestro Sol.
En 2006, los satélites de alta energía detectaron una potente llamarada de rayos X, pero no estaba claro si se originó dentro o fuera de nuestra galaxia.
Los investigadores lo atribuyeron a una estrella que se desgarró después de acercarse demasiado a un objeto compacto gravitacionalmente poderoso, como un agujero negro.
Sorprendentemente, la fuente de rayos X, llamada 3XMM J215022.4−055108, no estaba ubicada en el centro de una galaxia, donde normalmente residen los agujeros negros masivos.
Esto aumentó las esperanzas de que esa fuente de rayos X fuera el culpable, pero primero tuvo que descartarse otra posible fuente de la llamarada de rayos X.
Podría haber sido una estrella de neutrones en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, que se enfría después de calentarse a una temperatura muy alta. Las estrellas de neutrones son los restos extremadamente densos de una estrella explotada.
Incógnita despejada
Para despejar esta incógnita, Hubble apuntó a la fuente de rayos X buscando su ubicación precisa.
Las imágenes profundas de alta resolución confirmaron que los rayos X no emanaron de una fuente aislada en nuestra galaxia, sino de un cúmulo estelar distante y denso en las afueras de otra galaxia, justo el tipo de lugar donde los astrónomos esperaban encontrar evidencia para un agujero negro de masa intermedia (IMBH).
Investigaciones anteriores del Hubble habían demostrado que cuanto más masiva es la galaxia, más masivo es su agujero negro.
Por lo tanto, este nuevo resultado sugiere que el cúmulo estelar que alberga a 3XMM J215022.4−055108 puede ser el núcleo despojado de una galaxia enana de masa más baja que fue destruida gravitacionalmente por sus interacciones cercanas con una galaxia más grande, actual anfitrión del IMBH.
Eslabón perdido
Los agujeros negros de masa intermedia son un "eslabón perdido" buscado desde hace mucho tiempo en la evolución de los agujeros negros.
Se han encontrado algunos otros candidatos de IMBH hasta la fecha, pero ninguna evidencia tan sólida como la aportada ahora por Hubble.
Los agujeros negros de masa intermedia son más pequeños que los agujeros negros supermasivos que se encuentran en los núcleos de las galaxias grandes, pero más grandes que los agujeros negros de masa estelar formados por el colapso de estrellas masivas.
Recreación artística de un agujero negro en un cúmulo estelar. Crédito: NASA/ESA y G. Bacon (STScI).
Proeza astronómica
Los IMBH han sido particularmente difíciles de encontrar porque son más pequeños y menos activos que los agujeros negros supermasivos.
Además, no tienen fuentes de combustible fácilmente disponibles, ni tienen un tirón gravitacional que sea lo suficientemente fuerte como para atraer constantemente estrellas y otros materiales cósmicos y producir el brillo revelador de rayos X.
Por lo tanto, los astrónomos tuvieron que atrapar a un IMBH con las manos en la masa, en el acto relativamente raro de engullir una estrella.
Para localizar al nuevo agujero negro de masa intermedia, los astrónomos utilizaron el Hubble para dar seguimiento a las pistas del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y la Misión de múltiples espejos de rayos X de la Agencia Espacial Europea (XMM-Newton).
Esta Misión lleva tres telescopios de rayos X de alto rendimiento y un monitor óptico para hacer exposiciones largas e ininterrumpidas que proporcionan observaciones altamente sensibles.
Muchos más
La confirmación de un IMBH abre la puerta a la posibilidad de que muchos más merodean sin ser detectados en la oscuridad, esperando ser regalados por una estrella que pasa demasiado cerca.
El equipo internacional de astrónomos que ha conseguido este descubrimiento, dirigido por Dacheng Lin, de la Universidad de New Hampshire, planea continuar este meticuloso trabajo de detective, utilizando los métodos que su equipo ha demostrado tener éxito.
Los IMBH han sido particularmente difíciles de encontrar porque son más pequeños y menos activos que los agujeros negros supermasivos.
Además, no tienen fuentes de combustible fácilmente disponibles, ni tienen un tirón gravitacional que sea lo suficientemente fuerte como para atraer constantemente estrellas y otros materiales cósmicos y producir el brillo revelador de rayos X.
Por lo tanto, los astrónomos tuvieron que atrapar a un IMBH con las manos en la masa, en el acto relativamente raro de engullir una estrella.
Para localizar al nuevo agujero negro de masa intermedia, los astrónomos utilizaron el Hubble para dar seguimiento a las pistas del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y la Misión de múltiples espejos de rayos X de la Agencia Espacial Europea (XMM-Newton).
Esta Misión lleva tres telescopios de rayos X de alto rendimiento y un monitor óptico para hacer exposiciones largas e ininterrumpidas que proporcionan observaciones altamente sensibles.
Muchos más
La confirmación de un IMBH abre la puerta a la posibilidad de que muchos más merodean sin ser detectados en la oscuridad, esperando ser regalados por una estrella que pasa demasiado cerca.
El equipo internacional de astrónomos que ha conseguido este descubrimiento, dirigido por Dacheng Lin, de la Universidad de New Hampshire, planea continuar este meticuloso trabajo de detective, utilizando los métodos que su equipo ha demostrado tener éxito.
Referencia
Multiwavelength Follow-up of the Hyperluminous Intermediate-mass Black Hole Candidate 3XMM J215022.4−055108. Dacheng Lin et al. The Astrophysical Journal Letters, Volume 892, Number 2. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab745b
Multiwavelength Follow-up of the Hyperluminous Intermediate-mass Black Hole Candidate 3XMM J215022.4−055108. Dacheng Lin et al. The Astrophysical Journal Letters, Volume 892, Number 2. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab745b