Identificado un esquivo agujero negro de masa intermedia

En 2006, los satélites Chandra (NASA) y XMM-Newton (ESA) detectaron una potente llamarada de rayos X. No estaba claro si se originó dentro o fuera de nuestra galaxia. Los investigadores lo atribuyeron a una estrella que se desgarró tras acercarse demasiado a un objeto tan compacto y gravitacionalmente poderoso como un agujero negro.

Posteriormente, y ante la sorpresa de los científicos, esta fuente de rayos X, llamada 3XMM J215022.4−055108, no estaba ubicada ni en nuestra galaxia ni en el centro de alguna galaxia, lugar donde normalmente residen los agujeros negros supermasivos (SMBH). La fuente provenía del interior de un cúmulo estelar en las afueras de la galaxia lenticular 6dFGS gJ215022.2-055059 situada a 806 millones de años luz de nosotros en dirección a la constelación de Acuario (Lin, 2018).

Imagen del Hubble — Imagen del telescopio espacial Hubble que ayudó a identificar la localización de la fuente de rayos X 3XMM J215022.4−055108, marcada con un círculo blanco || Créditos: NASA, ESA, and D. Lin (University of New Hampshire) (Ampliar).

Algunos astrónomos creen que aquel cúmulo podría ser el núcleo despojado de una galaxia enana de baja masa debido a las interacciones cercanas su galaxia compañera, 6dFGS gJ215022.2-055059, mucho más grande. Por lo tanto, y descartando que fuera un agujero negro supermasivo, los indicios apuntaron hacia un agujero negro de masa intermedia (IMBH), que son objetos menores que los SMBH de los núcleos de las grandes galaxias pero mayores que los agujeros negros de masa estelar que se forman al colapsar estrellas masivas.

El esquivo agujero negro de masa intermedia

Los IMBH siempre han sido objetos particularmente difíciles de encontrar porque no suelen encontrarse con fuentes de combustible que las hagan brillar en la banda de los rayos X. Tampoco tienen una fuerza gravitacional lo suficientemente intensa como para atraer estrellas y otros materiales cósmicos y destrozarlos, algo que también los haría emitir rayos X. Por lo tanto, los astrónomos tienen que atrapar a estos IMBH con las manos en la masa, es decir, engullendo una gran cantidad de materia.

Ahora, un equipo de científicos liderado por Dacheng Lin, investigador en la Universidad de New Hampshire (Estados Unidos), ha utilizado el telescopio espacial Hubble (NASA/ESA) para hacer un seguimiento de los datos de Chandra y XMM-Newton tomados a 3XMM J215022.4−055108. Lin y su equipo revisaron estos datos en busca de fuentes que aportasen evidencias sólidas sobre este candidato a IMBH.

Una estrella absorbida por un agujero negro

Una vez encontradas estas evidencias, vieron que se trataba de una estrella siendo absorbida por un agujero negro. El resplandor en la banda de rayos X que emitía la estrella a modo de «señal de socorro» permitió a los científicos establecer la masa del agujero negro y ver si realmente era un IMBH. Esta nueva investigación (Lin, 2020) ofrece el dato: el agujero negro tiene unas 50000 veces la masa de nuestro Sol. Y ahora sí, ya se puede confirmar: se trata de un IMBH.

Agujero negro de masa intermedia — *Representación artística de un agujero negro de masa intermedia absorbiendo materia de una estrella cercana || Créditos: NASA, ESA, and D. Player (STScI) (Ampliar).*

«Los agujeros negros de masa intermedia son objetos muy evasivos, por lo que es fundamental analizar cuidadosamente cada candidato. Es lo que el Hubble nos ha permitido hacer», explica Lin. Los IMBH son un «eslabón perdido» buscado desde hace mucho tiempo y hasta la fecha tan solo se habían encontrado algunos candidatos.

«Añadir más observaciones nos permitió comprender la producción total de energía. Esto nos ayuda a conocer el tipo de estrella que fue interrumpida por el agujero negro», afirma Natalie Webb, miembro del equipo en la Universidad de Toulouse (Francia).

Se abre la veda

El hecho de que sea la evidencia más clara de un IMBH abre la puerta a la posibilidad de que muchos más merodean sin ser detectados, esperando encontrarse con una estrella que pase demasiado cerca. Lin planea continuar este meticuloso trabajo de detective, usando los métodos con los que su equipo ha tenido éxito.

Los agujeros negros son uno de los entornos más extremos que el ser humano conoce. Son un lugar donde poner a prueba tanto las leyes de la Física como nuestra comprensión del universo. ¿Cómo se forman los agujeros negros de masa intermedia? ¿Suelen estar en cúmulos estelares? ¿Los agujeros negros supermasivos surgen de un agujero negro de masa intermedia? Quedan preguntas por resolver sobre estos extraños objetos y para ello hay que seguir investigándolos.

Referencias

heic2005 (2020). «Hubble Finds Best Evidence for Elusive Mid-Size Black Hole». Hubble Science Release (Ver).
Lin, D. et al (2018). «A luminous X-ray outburst from an intermediate-mass black hole in an off-centre star cluster». Nature Astronomy, 2, pp. 656 – 661. DOI: (Ver) (PDF).
Lin, D. et al (2020). «Multiwavelength Follow-up of the Hyperluminous Intermediate-mass Black Hole Candidate 3XMM J215022.4-055108». Astrophysical Journal Letters, 892 L25. DOI: 10.3847/2041-8213/ab745b (Ver) (PDF).
Ramsay, L.; Villard, R. (2020). «Hubble Finds Best Evidence for Elusive Mid-Sized Black Hole». Hubblesite 2020-19 (Ver).