A la caza del segundo agujero negro supermasivo más cerca de la Tierra

Dos astrofísicos en el Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian han sugerido una forma de observar lo que podría ser el segundo agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra.

Un gigante de 3 millones de veces la masa del Sol, alojado en la galaxia enana Leo I, el agujero negro Leo I estrella, fue propuesto por primera vez por un equipo independiente de astrónomos a fines de 2021. El equipo notó que las estrellas aumentaban su velocidad a medida que se acercaban al centro de la galaxia (evidencia de un agujero negro), pero emitían imágenes directamente de el agujero negro no era posible.

Ahora, los astrofísicos de CfA, Fabio Pacucci y Avi Loeb, sugieren una nueva forma de verificar la existencia del agujero negro supermasivo; su trabajo se describe en un estudio publicado hoy en Astrophysical Journal Letters.

"Los agujeros negros son objetos muy escurridizos y, a veces, disfrutan jugando al escondite con nosotros", dice Fabio Pacucci, autor principal del estudio. "Los rayos de luz no pueden escapar de sus horizontes de eventos, pero el entorno que los rodea puede ser extremadamente brillante, si cae suficiente material en su pozo gravitacional. Pero si un agujero negro no acumula masa, en cambio, no emite luz y se vuelve imposible de encontrar con nuestros telescopios".

Este es el desafío con Leo I, una galaxia enana tan desprovista de gas disponible para acumular que a menudo se la describe como un "fósil".

"En nuestro estudio, sugerimos que una pequeña cantidad de masa perdida por las estrellas que deambulan por el agujero negro podría proporcionar la tasa de acreción necesaria para observarlo", explica Pacucci. "Las estrellas viejas se vuelven muy grandes y rojas, las llamamos estrellas gigantes rojas. Las gigantes rojas suelen tener fuertes vientos que transportan una fracción de su masa al medio ambiente. El espacio alrededor de Leo I estrella parece contener suficientes de estas estrellas antiguas para que sea observable".

"Observar a Leo I estrella podría ser innovador", dice Avi Loeb, coautor del estudio. "Sería el segundo agujero negro supermasivo más cercano después del que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, con una masa muy similar pero alojado en una galaxia mil veces menos masiva que la Vía Láctea. Este hecho desafía todo lo que sabemos sobre cómo coevolucionan las galaxias y sus agujeros negros supermasivos centrales. ¿Cómo terminó naciendo un bebé tan grande de un padre delgado?

Décadas de estudios muestran que la mayoría de las galaxias masivas albergan un agujero negro supermasivo en su centro, y la masa del agujero negro es una décima parte del porcentaje de la masa total del esferoide de estrellas que lo rodea.

"En el caso de Leo I", continúa Loeb, "esperaríamos un agujero negro mucho más pequeño. En cambio, Leo I parece contener un agujero negro de varios millones de veces la masa del Sol, similar al que alberga la Vía Láctea. Esto es emocionante porque la ciencia suele avanzar más cuando sucede lo inesperado".

Entonces, ¿cuándo podemos esperar una imagen del agujero negro? "Aún no hemos llegado", dice Pacucci. El equipo ha obtenido tiempo de observación en el telescopio espacial de rayos X Chandra y el radiotelescopio Very Large Array en Nuevo México y actualmente está analizando los nuevos datos.

Pacucci dice: "Leo I estrella está jugando al escondite, pero emite demasiada radiación para pasar desapercibido por mucho tiempo".