Descubren el mayor agujero negro supermasivo y otro que desafía los modelos actuales

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​Los astrónomos del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) y el Observatorio de la Universidad de Munich (LMU) han descubierto este gigante por la evaluación de datos fotométricos del Observatorio Wendelstein, así como nuevas observaciones espectrales con el Very Large Telescope.

​EL agujero negro ultramasivo está localizado en la galaxia Holm 15A, en el centro del cúmulo Abell 85, coronándose como el más pesado conocido, con 40.000 millones de veces la masa de nuestro sol. Este cúmulo, que consta de más de 500 galaxias individuales, se encuentra a una distancia de 700 millones de años luz de la Tierra –que es el doble de la distancia previa para mediciones directas de masa de agujeros negros-.

Aunque la citada galaxia central del cúmulo Abell 85 tiene una enorme masa visible de aproximadamente 2 billones de masas solares en estrellas, el centro de la galaxia es extremadamente “ligero”, lo cual interesó a los astrónomos, pues esta región difusa central en la galaxia es casi tan grande como la Gran Nube de Magallanes que hacía sospechar de la presencia de un agujero negro con una masa muy alta.

Hasta el momento solo había unas pocas docenas de mediciones de masa directa de agujeros negros supermasivos, y nunca antes se había intentado a una distancia tan grande, aunque ya tenían una idea del tamaño del agujero negro en esta galaxia en particular, aunque faltaba comprobarlo como ahora se ha hecho.

Los nuevos datos obtenidos permitieron al equipo realizar una estimación de masa basada directamente en los movimientos estelares alrededor del núcleo de la galaxia, obteniéndose una masa de 40.000 millones de masas solares, lo que transforma a este agujero negro en el más masivo conocido hasta hoy en el universo cercano, siendo varias veces mayor de lo esperado a partir de mediciones indirectas, como la masa estelar o la dispersión de la velocidad de la galaxia.

Descubren en el Roque de los Muchachos un gigantesco agujero negro que desafía los modelos actuales de evolución estelar

Tan solo unos días antes de este anuncio un equipo internacional de científicos, dirigido por investigadores del Observatorio Astronómico Nacional de China y en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna, habían observado un agujero negro estelar en nuestra galaxia con una masa 70 veces mayor que el Sol, según informaba el IAC en nota de prensa. El objeto, denominado LB-1, y que se encuentra a 15 mil años luz de la Tierra pone en entredicho la teoría estándar de evolución estelar. Su detección ha sido posible gracias al seguimiento exhaustivo realizado durante varios meses con el Gran Telescopio Canarias en el Observatorio del Roque de los Muchachos", explicaban.

​Recreación artística del agujero negro estelar LB-1 con una estrella orbitando a su alrededor. Imagen: Jingchuan Yu

Este descubrimiento "desafía los modelos actuales de evolución estelar", según destaca en la nota del IAC. El resultado se publica en la prestigiosa revista científica Nature. Hasta ahora se pensaba que la masa de los agujeros negros creados por el colapso de las estrellas masivas no superaba las 15 masas solares. Pero un equipo internacional de científicos, dirigido por Jifeng Liu del Observatorio Astronómico Nacional de China (Academia China de Ciencias) y en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha detectado un agujero negro estelar con una masa 70 veces mayor que el Sol" según detallan.

Han declarado que el descubrimiento ha sido una “gran sorpresa”, pues los agujeros negros con esta masa ni siquiera deberían existir en nuestra galaxia, según la mayoría de los modelos actuales de evolución estelar, según explica Jifeng Liu-, pero a partir de este momento los investigadores tendrán que explicar su formación en un entorno de ”metalicidad solar”.

Hasta hace pocos años, los agujeros negros de origen estelar solo podían ser descubiertos cuando engullían el gas de una estrella compañera. Este proceso crea potentes emisiones de rayos X, detectables desde la Tierra, que revelan la presencia del objeto colapsado. Sin embargo, la gran mayoría de los agujeros negros de la Vía Láctea no están devorando materia en este momento y permanecen en completa oscuridad. Por eso, solo se han podido identificar y estudiar, hasta ahora, dos docenas de agujeros negros entre los 100 millones que pueblan nuestra galaxia.

Jifeng Liu y sus colaboradores utilizaron una técnica diferente para encontrar nuevos agujeros negros. Observaron el cielo con el telescopio óptico LAMOST de 4 metros en el noreste de China para buscar estrellas que orbitan alrededor de un objeto invisible, arrastradas por su gravedad. Esta búsqueda no es una tarea fácil: como mucho, una estrella entre mil puede estar orbitando un agujero negro. Es como tratar de encontrar una aguja en un pajar.

Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma, España)- Imagen: Frank Vincentz

Los telescopios más grandes existentes, el Gran Telescopio Canarias (GTC), también conocido como Grantecan, de 10,4 metros, en el Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma, España), y el telescopio Keck de 10 metros, en el Observatorio Mauna Kea (Hawái, Estados Unidos), se utilizaron en el seguimiento de LB-1 y para poder determinar los parámetros físicos del sistema. "Estas observaciones han sido posibles gracias a la gran superficie colectora de luz de Grantecan y a su modo de observación altamente flexible, que ha permitido un seguimiento intensivo de la fuente durante varios meses", añade Romano Corradi, director del telescopio.

Nueva era en el estudio de agujeros negros

Los resultados fueron muy reveladores: observaron una estrella 8 veces más pesada que el Sol orbitando un agujero negro de 70 masas solares cada 79 días. "Este agujero negro es mucho más masivo que los que encontramos habitualmente en la Vía Láctea, cuyas masas se distribuyen entre 5 y 15 masas solares", señala Jorge Casares, investigador del IAC y de la Universidad de La Laguna (ULL).

Difícil de explicar

El descubrimiento de LB-1 encaja con otro avance en astrofísica. Recientemente, los detectores de ondas gravitacionales LIGO y Virgo han comenzado a captar las ondas en el espacio-tiempo causadas por las colisiones de agujeros negros en galaxias distantes. Estos agujeros negros han resultado ser también mucho más masivos de lo esperado. Sin embargo, los agujeros negros de LIGO/Virgo se pueden explicar de manera natural dentro del marco de la teoría estándar de evolución estelar. En contraste, "el agujero negro LB-1 parece imposible de explicar", añade Chris Belczynski, investigador de la Academia Polaca de Ciencias, ya que "las estrellas suficientemente grandes como para formar un monstruo de agujero negro de 70 masas solares deberían ser totalmente destruidas por poderosas explosiones de supernova, que solo dejan gas y polvo dispersos, y no agujeros negros".

"El avistamiento directo de LB-1 demuestra que esta población de agujeros negros estelares masivos existe incluso en nuestro propio vecindario. Este descubrimiento nos obliga a reexaminar los modelos de formación de agujeros negros de origen estelar", comenta el director de LIGO e investigador de la Universidad de Florida, David Reitze. “Este notable resultado, junto con las detecciones de LIGO-Virgo de colisiones binarias de agujeros negros realizadas en los últimos cuatro años, apunta a un renacimiento de nuestra comprensión de la astrofísica de agujeros negros", concluye Reitze.

Mientras tanto, Liu y su equipo (incluyendo científicos de China, Australia, Italia, Holanda, Polonia, España y los Estados Unidos) ya están llevando a cabo una nueva campaña de observación para medir las propiedades de LB-1 con mayor precisión y descubrir otros sistemas similares. "Nuestro objetivo es hallar varias docenas de casos más -explica Liu-, con el fin de explorar la diversidad de agujeros negros y comprender mejor las etapas finales de la vida de las estrellas masivas".
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Fuente:Nature /agencia.sinc/ eldiario.es/ Max-Planck-Gesellschaft

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