El hallazgo de una agrupación de agujeros negros de masa estelar explica las velocidades anómalas de las estrellas en el centro de Omega Centauri, el cúmulo estelar más grande la Vía Láctea.

Omega Centauri es un cúmulo estelar masivo con casi diez millones de estrellas ubicado en la constelación de Centauro. Durante mucho tiempo, los investigadores han notado que las velocidades de las estrellas que se mueven cerca del centro de Omega Centauri son más altas de lo esperado. Pero no estaba claro si esto se debía a un agujero negro de «masa intermedia» (IMBH), que pesa cien mil veces la masa del Sol, o a un cúmulo de agujeros negros de «masa estelar», cada uno de los cuales pesa solo unas pocas veces la masa del Sol.

Se espera que se forme un cúmulo de agujeros negros en el centro de Omega Centauri como resultado de la evolución estelar. Pero los astrónomos pensaron que la mayoría de ellos serían expulsados por interacciones de tipo «tirachinas» con otras estrellas. Por lo tanto, un agujero IMBH comenzó a parecerse cada vez más a la solución favorita. Esto parecía aún más probable cuando recientemente emergió nueva evidencia de estrellas de rápido movimiento cerca del centro de Omega Centauri que pueden requerir interacciones con un IMBH para alcanzar velocidades tan altas.

Los agujeros negros de masa intermedia (IMBH) son emocionantes para los astrónomos porque pueden ser el «eslabón perdido» entre los agujeros negros de masa estelar y los agujeros negros supermasivos. Los agujeros negros de masa estelar se forman a partir de la muerte de estrellas masivas y ya se han encontrado mediante una variedad de técnicas diferentes. Los agujeros negros supermasivos se encuentran en los centros de grandes galaxias y pueden pesar millones a miles de millones de veces la masa del Sol.

Actualmente no sabemos cómo se forman los agujeros negros supermasivos o si comienzan sus vidas como agujeros negros de masa estelar. Encontrar un IMBH podría resolver este rompecabezas cósmico.

La nueva investigación que involucra a la Universidad de Surrey miró de nuevo las velocidades anómalas de las estrellas en el centro de Omega Centauri, pero esta vez, utilizó un nuevo dato. Los investigadores combinaron por primera vez los datos de velocidad anómala con nuevos datos sobre la aceleración de los púlsares.

Los púlsares, como los agujeros negros, se forman a partir de estrellas moribundas. Con un peso de hasta el doble de la masa del Sol, miden tan solo 20 km de diámetro y pueden girar hasta 700 veces por segundo. A medida que giran, emiten ondas de radio a lo largo de su eje de giro, procesándose como una peonza. El haz de radio pasa por la Tierra como un faro, lo que nos permite detectarlos.

Los púlsares son relojes naturales, casi tan precisos como los relojes atómicos de la Tierra. Al medir cuidadosamente el cambio en la velocidad de su giro, los astrónomos pueden calcular cómo se están acelerando los púlsares, sondeando directamente la intensidad del campo gravitatorio en el centro de Omega Centauri.

Combinando estas nuevas mediciones de aceleración con las velocidades estelares, investigadores de Surrey, el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y el Laboratorio de Física Teórica de Annecy-le-Vieux (LAPTh) fueron capaces de diferenciar entre un IMBH y un cúmulo de agujeros negros, favoreciendo a este último. El trabajo se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.

El profesor Justin Read, coautor del estudio de la Universidad de Surrey, dijo en un comunicado: «La búsqueda de los escurridizos agujeros negros de masa intermedia continúa. Todavía podría haber uno en el centro de Omega Centauri, pero nuestro trabajo sugiere que debe tener menos de unas seis mil veces la masa del Sol y vivir junto a un cúmulo de agujeros negros de masa estelar. Sin embargo, hay muchas posibilidades de que encontremos uno pronto. Cada vez hay más aceleraciones de púlsares, lo que nos permite observar los centros de densos cúmulos estelares y buscar agujeros negros con más precisión que nunca».

Andrés Bañares Hernández, autor principal del estudio del IAC, afirma: «Hace tiempo que conocemos la existencia de agujeros negros supermasivos en los centros galácticos y agujeros negros de masa estelar más pequeños dentro de nuestra propia galaxia. Sin embargo, la idea de agujeros negros de masa intermedia, que podrían salvar la brecha entre estos extremos, sigue sin demostrarse».

«Al estudiar Omega Centauri, un remanente de una galaxia enana, hemos podido refinar nuestros métodos y dar un paso adelante en la comprensión de si estos agujeros negros existen y qué papel podrían desempeñar en la evolución de los cúmulos estelares y las galaxias. Este trabajo ayuda a resolver un debate de dos décadas y abre nuevas puertas para futuras exploraciones».

«La formación de púlsares también es un campo de estudio activo porque recientemente se han detectado un gran número de ellos. Omega Centauri es un entorno ideal para estudiar modelos de su formación, algo que hemos podido hacer por primera vez en nuestro análisis».

Fuente: europapress.es