Astronomía General Cosmología

Descubierto el primer agujero negro en un cúmulo globular

Un equipo de astrónomos, utilizando el instrumento MUSE, instalado en el VLT de Chile ha detectado por primera vez un agujero negro de masa estelar inactivo en el núcleo de un cúmulo globular.

Este descubrimiento ha tenido lugar más concretamente en el cúmulo globular NGC 3201, situado en la constelación boreal de Vela.

El cúmulo globular NGC 3201

El cúmulo globular NGC 3201

Imagen de amplio campo del cielo que rodea al cúmulo globular de estrellas NGC 3201

Imagen de amplio campo del cielo que rodea al cúmulo globular de estrellas NGC 3201

El equipo dirigido por Benjamín Giesers descubrió que una de las estrellas de este cúmulo se comportaba de una manera extraña, iba hacia adelante y hacia atrás a velocidades de cientos de miles de kilómetros por hora con un período de 167 días. Este movimiento extraño les llevó a teorizar sobre que dicha estrella estaba orbitando un objeto completamente invisible y que tendría una masa de más de cuatro soles y que con estas características sólo podría tratarse de un agujero negro. ¡El primero de ellos encontrado en un cúmulo globular observando directamente su fuerza gravitacional!

Concretamente la estrella observada tiene 0.8 masas solares y la masa del misteriosoobjeto se estima en 4.36 masas solares, lo que indica que probablemente se trate de un agujero negro.

Giesers concluye: “Hasta hace poco se suponía que casi todos los agujeros negros desaparecerían de los cúmulos globulares después de poco tiempo y que sistemas como este ¡ni siquiera deberían existir! Pero, claramente, este no es el caso. Nuestro descubrimiento es la primera detección directa de los efectos gravitacionales de un agujero negro de masa estelar en un cúmulo globular. Este descubrimiento nos ayuda a comprender la formación de cúmulos globulares y la evolución de los agujeros negros y los sistemas binarios, vital en el contexto de la comprensión de fuentes de ondas gravitacionales”.

NGC 3201 en la constelación Vela

NGC 3201 en la constelación Vela

Los cúmulos globulares son enormes masas de estrellas muy antiguas y se cree que este tipo de cúmulos han creado un gran número de agujeros negros de masa estelar. Creados a partir del colapso de los restos producidos por las novas que generan las estrellas masivas que habitan el cúmulo.

Actualmente se está llevando a cabo el estudio de 25 cúmulos globulares dentro de la Vía Láctea con el instrumento MUSE. Estos estudios proporcionarán a los astrónomos espectros de entre 600 y 27.000 estrellas de cada unos de los cúmulos. Además dichos estudios analizarán la velocidad radial de las estrellas individuales (la velocidad a la que se alejan o acercan a la Tierra) lo que ayudará a caracterizar la órbita de dichas estrellas así como las características de cualquier objeto masivo que puedan estar orbitando.

Como la luz no es capaz de escapar de los agujeros negros debido a la enorme gravedad de estos últimos, el principal método para detectarlos es mediante observaciones de emisiones de ondas de radio o de rayos X procedentes del material caliente que los rodea. Pero cuando un agujero negro no está interactuando con la materia caliente y, por tanto, no acumula masa o emite radiación, como en este caso, el agujero negro está “inactivo” y resulta invisible, por lo que se requiere otro método de detección.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “A detached stellar-mass black hole candidate in the globular cluster NGC 3201”, por B. Giesers et al., que aparece en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

El equipo está formado por Benjamin Giesers (Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Alemania); Stefan Dreizler (Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Alemania); Tim-Oliver Husser (Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Alemania); Sebastian Kamann (Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Alemania; Universidad John Moores de Liverpool, Liverpool, Reino Unido); Guillem Anglada Escudé (Universidad Queen Mary de Londres, Reino Unido); Jarle Brinchmann (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos; Universidad de Oporto, CAUP, Oporto, Portugal); C. Marcella Carollo (Instituto Federal Suizo de Technología ETH, Zúrich, Suiza); Martin M. Roth (Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, Potsdam, Alemania); Peter M. Weilbacher (Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, Potsdam, Alemania); y Lutz Wisotzki (Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, Potsdam, Alemania).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

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