El observatorio XMM-Newton de la ESA ha descubierto el candidato más prometedor a un tipo de fenómeno cósmico muy poco común y esquivo: un agujero negro de masa intermedia en trance de desgarrar y devorar una estrella cercana.
El Universo alberga distintos tipos de agujeros negros: las estrellas masivas generan agujeros negros de masa estelar cuando mueren, mientras que las galaxias tienen en su centro agujeros negros supermasivos, con masas equivalentes a millones e incluso miles de millones de soles.
Entre ambos extremos encontramos un miembro discreto de la familia de los agujeros negros: los agujeros negros de masa intermedia, considerados el germen de futuros agujeros negros supermasivos. Resultan especialmente esquivos, por lo que solo se han llegado a detectar muy pocos candidatos firmes.
Ahora, un equipo de investigadores ha encontrado un signo de actividad claro gracias a datos del observatorio espacial de rayos X XMM-Newton de la ESA, así como del observatorio de rayos X Chandra y el telescopio de rayos X Swift de la NASA. Estos detectaron una enorme emisión de radiación en los márgenes de una galaxia distante, generada cuando una estrella pasó demasiado cerca de un agujero negro y este la devoró.
“Es realmente emocionante: hasta ahora no se había visto un agujero negro de este tipo”, afirma el investigador principal, Dacheng Lin, de la Universidad de New Hampshire (Estados Unidos).
“Aunque se han llegado a descubrir algunos, en general se trata de un fenómeno muy poco común y muy buscado. Este es el mejor candidato a agujero negro de masa intermedia observado hasta la fecha”.
Se cree que este tipo de agujero se puede formar por varias vías. Un escenario de formación sería la rápida fusión de estrellas masivas situadas en cúmulos estelares densos, por lo que los centros de dichos cúmulos serían los lugares más adecuados para buscarlas. No obstante, para cuando estos agujeros negros se han formado, apenas queda gas, por lo que los agujeros negros no tienen materia que consumir y, por lo tanto, la radiación que emiten es muy tenue, lo que a su vez hace que sean muy difíciles de detectar.
“Uno de los pocos métodos que podemos utilizar para localizar un agujero negro de masa intermedia es esperar a que una estrella pase cerca y sufra una perturbación; de esta forma, se vuelve a ‘despertar el apetito’ del agujero negro y emite una fulguración como la que hemos observado”, añade Lin.
“Hasta ahora, este tipo de evento solo se ha visto claramente en el centro de una galaxia, no en sus márgenes”.
Lin y sus colegas cribaron datos de XMM-Newton para encontrar el candidato. Lo identificaron en observaciones de una gran galaxia a unos 740 millones de años luz, realizadas entre 2006 y 2009 como parte de un estudio de galaxias, y en datos adicionales de Chandra (2006 y 2016) y Swift (2014).
“También miramos imágenes de la galaxia tomadas por otros telescopios para ver cuál era el aspecto óptico de la emisión”, explica Jay Strader, de la Universidad Estatal de Michigan (Estados Unidos) y coautor del estudio.
“Detectamos el brillo provocado por el destello de la fuente en dos imágenes de 2005: era mucho más azul y brillante de lo que se veía tan solo unos años antes. Al comparar todos los datos, determinamos que la pobre estrella debió de sufrir una perturbación en octubre de 2003 en nuestro tiempo, y emitió una explosión de energía que fue decayendo a lo largo de la siguiente década”.
Los científicos creen que la estrella fue desgarrada por un agujero negro con una masa cincuenta mil veces mayor que la de nuestro Sol.
Estas emisiones procedentes de estrellas no suelen provenir de este tipo de agujeros negros, por lo que este descubrimiento sugiere que podría haber más en estado inactivo, escondidas en la periferia de las galaxias por todo el Universo local.
“Este candidato se descubrió gracias a un estudio exhaustivo del catálogo de fuentes de rayos X de XMM-Newton que, repleto de datos de alta calidad que abarcan grandes áreas del firmamento, resultó esencial para determinar el tamaño del agujero negro e identificar qué provocó la emisión de radiación”, apunta Norbert Schartel, científico de la ESA para el proyecto XMM-Newton.
“El catálogo de fuentes de rayos X de XMM-Newton, con más de medio millón de fuentes, es hoy en día el mayor de su clase: objetos exóticos como el identificado en nuestro estudio permanecen ocultos y a la espera de su descubrimiento mediante una exhaustiva minería de datos”, añade la coautora Natalie Webb, directora del Centro Científico para el Estudio de XMM-Newton en el Instituto de Investigación de Astrofísica y Planetología (IRAP) de Toulouse (Francia).
“Saber más sobre estos objetos y sus fenómenos asociados es clave para que entendamos los agujeros negros. En la actualidad, nuestros modelos podrían parecerse a un escenario en el que una civilización alienígena observa la Tierra y ve a los abuelos que llevan a sus nietos a la guardería: asumirían que falta algo en su modelo de la vida humana, pero sin observar ese eslabón intermedio no podrían estar seguros de ello. Este hallazgo es sumamente importante y muestra que el método utilizado para el descubrimiento es correcto”, concluye Norbert.
Para el estudio se han empleado datos del observatorio espacial de rayos X XMM-Newton de la ESA, el observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el telescopio de rayos X Swift de la NASA, además de imágenes adicionales del observatorio Canadá-Francia-Hawái, el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA, el telescopio Subaru de NAOJ, el telescopio SOAR y el observatorio Gemini.
La galaxia se llama 6dFGS gJ215022.2-055059, mientras que la fuente de rayos X que se cree que contiene el agujero negro de masa intermedia se denomina 3XMM J215022.4−055108. (Fuente: ESA)
