Al contrario de lo que podría implicar su nombre, los agujeros negros no son solo vastas áreas de la nada. Un agujero negro es un objeto astronómico cuya atracción gravitatoria es tan fuerte que nada puede escapar, ni siquiera la luz. Conocido como el “horizonte de eventos”, la “superficie” de un agujero negro marca el punto donde la velocidad requerida para escapar es más rápida que la velocidad de la luz. Una vez que la radiación y la materia están dentro, lo están a largo plazo.
Pero, ¿qué tan cerca está el más cercano a la Tierra (que sepamos)? Resulta que no está tan lejos en el gran esquema de las cosas.
GAIA BH1: el agujero negro más cercano
Gaia BH1 está a solo 1.600 años luz de distancia, en la constelación de Ofiuco. Esto está tres veces más cerca de la Tierra que el poseedor del récord anterior, un binario de rayos X en la constelación de Monoceros. Gaia BH1 fue descubierto en 2022 por el telescopio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea. El hallazgo fue posible gracias a las cuidadosas observaciones del compañero del agujero negro, una estrella similar al Sol que orbita el agujero negro aproximadamente a la misma distancia que la Tierra orbita alrededor del Sol.
“Tome el Sistema Solar, coloque un agujero negro donde está el Sol y el Sol donde está la Tierra, y obtendrá este sistema”, dijo Kareem El-Badry, astrofísico del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian y el Instituto Max Planck de Astronomía, y el autor principal del artículo que describe el hallazgo del año pasado. “Esta es la primera detección inequívoca de una estrella similar al Sol en una amplia órbita alrededor de un agujero negro de masa estelar en nuestra galaxia”.
Para investigar más a fondo el sistema, El-Badry y sus colegas utilizaron el instrumento Gemini Multi-Object Spectrograph en Gemini North, que midió la velocidad de la estrella compañera mientras orbitaba el agujero negro y proporcionó una medición precisa de su período orbital.
“Nuestras observaciones de seguimiento de Gemini confirmaron más allá de toda duda razonable que el binario contiene una estrella normal y al menos un agujero negro inactivo”, dijo El-Badry. “No pudimos encontrar ningún escenario astrofísico plausible que pueda explicar la órbita observada del sistema que no involucra al menos un agujero negro”.
El sistema Gaia BH1 es inusual porque contradice la comprensión actual de los científicos sobre cómo se forman los agujeros negros. BH1 es lo suficientemente masiva como para haberse convertido en una supergigante al principio de su vida como estrella. De hecho, ya debería haber crecido lo suficiente como para consumir a su estrella compañera mucho antes de que madurara hasta convertirse en lo que es hoy.
“Es interesante que este sistema no se adapte fácilmente a los modelos estándar de evolución binaria”, concluyó El-Badry. “Plantea muchas preguntas sobre cómo se formó este sistema binario, así como cuántos de estos agujeros negros inactivos existen”.
Los telescopios que pueden ver rayos X, luz y otras formas de radiación electromagnética no se pueden usar para observar agujeros negros directamente. Sin embargo, al estudiar el efecto de los agujeros negros en la materia cercana, los científicos pueden inferir su existencia y aprender más.
Por ejemplo, si un agujero negro viaja (sí, pueden moverse) a través de una nube de materia interestelar, acumulará parte de esa nube en sí mismo. Un proceso similar puede ocurrir si una estrella regular se acerca lo suficiente a un agujero negro. A medida que la estrella se acerca al agujero negro, corre el riesgo de ser destrozada.
Debido a su mayor velocidad y temperatura, la materia atraída libera rayos X en el espacio circundante, cuyas firmas los astrónomos pueden detectar y usar para identificar agujeros negros. Nueva evidencia sugiere que los agujeros negros impactan profundamente en sus entornos locales, ya sea emitiendo poderosos estallidos de rayos gamma, devorando estrellas cercanas o estimulando el crecimiento de nuevas estrellas en algunas regiones y deteniéndolo en otras.
¿Cuáles son los agujeros negros más cercanos a la Tierra?
Además de BH1, los astrónomos han identificado otros agujeros negros cercanos. Ordenados del más cercano al más lejano, estos incluyen:
- A0620-00 (3300 años luz de distancia). A0620-00 consta de dos objetos, una estrella de secuencia principal de tipo K y un agujero negro de masa estelar. Los dos objetos orbitan entre sí cada 7,7 horas.
- Gaia BH2 (a 3.800 años luz de distancia). Gaia BH2 es un sistema binario que consta de una gigante roja y lo que es muy probable que sea un agujero negro de masa estelar. Gaia BH2 se descubrió originalmente como un candidato binario de agujero negro en 2022, junto con Gaia BH1.
- MOA-2011-BLG-191 (5.000 años luz de distancia). OGLE-2011-BLG-0462, también conocido como MOA-2011-BLG-191, es un agujero negro de masa estelar aislado en el espacio interestelar, en la dirección del bulto galáctico en la constelación de Sagitario.
- GRS 1124-683 (5400 años luz de distancia). La fuente de rayos gamma y rayos X GRS 1124-683, descubierta por la misión Granat y Ginga, es un sistema que contiene un candidato a agujero negro.
- XTE J1118+480 (5700 años luz de distancia). XTE J1118+480 es una binaria de rayos X de baja masa en la constelación de la Osa Mayor. Es un transitorio suave de rayos X que probablemente contiene un agujero negro y probablemente sea un microquasar.
¿De dónde vienen los agujeros negros?
Los restos de estrellas masivas que explotan como supernovas son la principal fuente de agujeros negros. Las estrellas de neutrones no pueden atrapar la luz porque no son lo suficientemente masivas como para formarse a partir de estrellas más pequeñas. Si la masa total de la estrella es lo suficientemente grande, aproximadamente tres veces la masa del Sol, en teoría, se puede demostrar que ninguna fuerza puede evitar que la estrella colapse bajo la influencia de la gravedad. Sin embargo, cuando la estrella se desintegra, tiene lugar un fenómeno peculiar. Cuando la superficie de una estrella se acerca al horizonte de sucesos, la hora local se ralentiza en comparación con la hora registrada por observadores distantes. Después de que la superficie de una estrella alcanza ese punto de no retorno, el proceso de colapso se congela y la estrella deja de encogerse.
Los agujeros negros creados por colisiones cósmicas son incluso más masivos que los creados por supernovas. El telescopio Swift de la NASA observó por primera vez estallidos intensos y transitorios de rayos gamma en los meses posteriores a su lanzamiento en diciembre de 2004. El Observatorio de rayos X Chandra y el Telescopio espacial Hubble también detectaron las intensas explosiones, lo que llevó a los investigadores a concluir que estas poderosas explosiones son el resultado de la fusión de un agujero negro y una estrella de neutrones, formando otro agujero negro.
Aunque sabemos cómo se forman los agujeros negros en su nivel más básico, todavía no sabemos cómo pueden existir en dos escalas de tamaño tan diferentes. En un extremo, tienes los muchos agujeros negros que son todo lo que queda de las estrellas que alguna vez fueron masivas. Estos agujeros negros de “masa estelar” varían en masa de aproximadamente 10 a 24 veces la del Sol, y se pueden encontrar en todo el cosmos. Cuando otra estrella se acerca lo suficiente a un agujero negro, parte de la materia de su entorno es absorbida por el agujero negro por su gravedad, emitiendo rayos X que pueden ser detectados por los astrónomos. Según la cantidad de estrellas masivas en la Vía Láctea, los científicos estiman que podría haber hasta mil millones de agujeros negros.
En el otro extremo, están los agujeros negros “supermasivos”, de millones a miles de millones de veces más grandes que el Sol. Se cree que los agujeros negros supermasivos residen en el núcleo galáctico de casi todas las galaxias principales, incluida nuestra propia Vía Láctea. Los astrónomos pueden monitorear sus efectos en las estrellas y el gas cercanos para ayudar a identificarlos.
Los investigadores han mantenido durante mucho tiempo la firme creencia de que no existen agujeros negros en el rango de tamaño intermedio. Sin embargo, datos recientes de Chandra, XMM-Newton y Hubble refuerzan el caso de la existencia de agujeros negros de tamaño intermedio. La acumulación de estrellas extremadamente masivas, que luego colapsan para formar agujeros negros de masa intermedia, es un mecanismo potencial para formar agujeros negros supermasivos a través de una reacción en cadena de estrellas en colisión en cúmulos estelares compactos. Después de esto, los cúmulos de estrellas caen al centro de la galaxia, donde los agujeros negros de masa intermedia se fusionan para formar un agujero negro supermasivo.
Fuente: What is Earth’s closest black hole neighbor?