Un equipo de expertos internacionales que son conocidos por desacreditar los descubrimientos de agujeros negros ha encontrado un agujero negro de masa estelar inactivo en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia vecina a la Vía Láctea. El equipo incluye a Kareem El-Badry, apodado por otros astrónomos como el «destructor de agujeros negros», del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA).

«Por primera vez, nuestro equipo se reunió para informar sobre el descubrimiento de un agujero negro, en lugar de rechazar uno», dice el líder del estudio Tomer Shenar, miembro de Marie-Curie en la Universidad de Amsterdam en los Países Bajos.

El equipo descubrió que la estrella que dio origen al agujero negro desapareció sin ningún signo de una poderosa explosión.

«Identificamos una aguja en un pajar», dice Shenar. Aunque se han propuesto otros candidatos a agujeros negros similares, el equipo afirma que este es el primer agujero negro de masa estelar «inactivo» que se detecta sin ambigüedades fuera de la galaxia de la Vía Láctea. El trabajo fue publicado hoy en la revista Nature Astronomy.

Los agujeros negros de masa estelar se forman cuando las estrellas masivas llegan al final de sus vidas y colapsan bajo su propia gravedad. En un sistema binario, un sistema de dos estrellas que giran una alrededor de la otra, este proceso deja un agujero negro en órbita con una estrella compañera luminosa. El agujero negro está «inactivo» si no emite altos niveles de radiación de rayos X, que es como se detectan típicamente tales agujeros negros.

El descubrimiento se realizó gracias a seis años de observaciones obtenidas con el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO).

«Es increíble que apenas conozcamos agujeros negros inactivos, dado lo comunes que los astrónomos creen que son», explica el coautor Pablo Marchant de KU Leuven. El agujero negro recién descubierto tiene al menos nueve veces la masa del Sol y orbita una estrella azul caliente que pesa 25 veces la masa del Sol.

Los agujeros negros inactivos son particularmente difíciles de detectar ya que no interactúan mucho con su entorno.

«Durante más de dos años, hemos estado buscando este tipo de sistemas binarios de agujeros negros», dice la coautora Julia Bodensteiner, investigadora de ESO en Alemania. «Me emocioné mucho cuando escuché sobre VFTS 243, que en mi opinión es el candidato más convincente informado hasta la fecha».

Para encontrar VFTS 243, la colaboración buscó cerca de 1000 estrellas masivas en la región de la Nebulosa de la Tarántula de la Gran Nube de Magallanes, buscando aquellas que podrían tener agujeros negros como compañeros. Identificar a estos compañeros como agujeros negros es extremadamente difícil, ya que existen muchas posibilidades alternativas.

«Como investigador que ha desacreditado los agujeros negros potenciales en los últimos años, era extremadamente escéptico con respecto a este descubrimiento», dice Shenar.

El escepticismo fue compartido por el coautor de CfA, El-Badry, a quien Shenar llama el «destructor de agujeros negros». Una historia reciente de la revista Harvard también llama a El-Badry un «desacreditador de agujeros negros».

«Cuando Tomer me pidió que verificara dos veces sus hallazgos, tenía mis dudas. Pero no pude encontrar una explicación plausible para los datos que no involucraran un agujero negro», explica El-Badry.

El descubrimiento también permite al equipo una visión única de los procesos que acompañan a la formación de agujeros negros. Los astrónomos creen que se forma un agujero negro de masa estelar cuando el núcleo de una estrella masiva moribunda colapsa, pero sigue sin estar claro si esto va acompañado o no de una poderosa explosión de supernova.

«La estrella que formó el agujero negro en VFTS 243 parece haberse derrumbado por completo, sin señales de una explosión previa», explica Shenar. «La evidencia de este escenario de ‘colapso directo’ ha surgido recientemente, pero nuestro estudio podría decirse que proporciona una de las indicaciones más directas. Esto tiene enormes implicaciones para el origen de las fusiones de agujeros negros en el cosmos».

El agujero negro en VFTS 243 se encontró después de seis años de observaciones de la Nebulosa de la Tarántula por el instrumento espectrógrafo de elementos múltiples de matriz grande de fibra (FLAMES) en el VLT de ESO. FLAMES permite a los astrónomos observar más de cien objetos a la vez, un ahorro significativo de tiempo del telescopio en comparación con el estudio de cada objeto uno por uno.

A pesar del apodo de «policía de agujeros negros», el equipo fomenta activamente el escrutinio y espera que su trabajo permita el descubrimiento de otros agujeros negros de masa estelar que orbitan estrellas masivas, miles de los cuales se prevé que existan en la Vía Láctea y en las Nubes de Magallanes. .

«Por supuesto, espero que otros en el campo analicen cuidadosamente nuestro análisis y traten de inventar modelos alternativos», dice El-Badry. «Es un proyecto muy emocionante en el que participar».

Con información de Nature Astronomy