Gaia descubre una nueva familia de agujeros negros
6 min read 30/03/2023
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En breve
La misión Gaia de la ESA ha descubierto un nuevo tipo de agujero negro. La nueva familia ya tiene dos miembros, y ambos están más cerca de la Tierra que cualquier otro agujero negro que conozcamos.
Un equipo de astrónomos estudió las órbitas de las estrellas rastreadas por Gaia y notó que algunas de ellas se tambaleaban en el cielo, como si estuvieran influenciadas gravitacionalmente por objetos masivos. Varios telescopios buscaron los objetos, pero no se pudo encontrar luz, dejando solo una posibilidad: agujeros negros.
A fondo
Nueva población de agujeros negros
Utilizando datos de la misión Gaia de la ESA, los astrónomos han descubierto no sólo más cercano pero también el segundo agujero negro más cercano a la Tierra. Los agujeros negros, Gaia BH1 y Gaia BH2, están ubicados respectivamente a solo 1560 años luz de nosotros en dirección a la constelación de Ophiuchus y 3800 años luz en la constelación de Centaurus. En términos galácticos, estos agujeros negros residen en nuestro patio trasero cósmico.
Los dos agujeros negros fueron descubiertos al estudiar el movimiento de sus estrellas compañeras. Un extraño “bamboleo” en el movimiento de las estrellas a través del cielo indicó que están orbitando un objeto muy masivo. En ambos casos, los objetos son unas diez veces más masivos que nuestro Sol. Se han descartado otras explicaciones para estos compañeros masivos, como los sistemas estelares dobles, porque no parecen estar emitiendo luz.
Hasta hace poco, todos los agujeros negros conocidos por los astrónomos se descubrían mediante la emisión de luz, generalmente en longitudes de onda de rayos X y radio, producida por la caída de materia. Los nuevos agujeros negros son realmente negros y solo pueden detectarse por sus efectos gravitacionales. La distancia de las estrellas al agujero negro y las órbitas de las estrellas a su alrededor son mucho más largas que las de otros sistemas binarios conocidos de agujeros negros y estrellas. Estos pares más cercanos de estrellas y agujeros negros, llamados binarios de rayos X, tienden a ser muy brillantes en rayos X y luz de radio y, por lo tanto, son más fáciles de encontrar. Pero los nuevos hallazgos sugieren que los agujeros negros en binarios más grandes son más comunes.
“Lo que distingue a este nuevo grupo de agujeros negros de los que ya conocíamos es su amplia separación de sus estrellas compañeras. Es probable que estos agujeros negros tengan un historial de formación completamente diferente al de las binarias de rayos X”, explica Kareem El-Badry, descubridor de el nuevo agujero negro e investigador del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en los Estados Unidos y el Instituto Max-Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania.
Movimiento de miles de millones de estrellas.
Los agujeros negros se descubrieron utilizando datos de Gaia. Gaia mide con precisión las posiciones y movimientos de miles de millones de estrellas. El movimiento de las estrellas contra el cielo puede dar pistas vitales sobre los objetos que influyen gravitacionalmente en esas estrellas. Estos objetos pueden incluir otras estrellas, exoplanetas y también agujeros negros.
“La precisión de los datos de Gaia fue fundamental para este descubrimiento. Los agujeros negros se encontraron al detectar el pequeño bamboleo de su estrella compañera que lo orbitaba. Ningún otro instrumento es capaz de tales mediciones”, dice Timo Prusti, científico del proyecto Gaia de la ESA.
Gaia proporcionó mediciones precisas del movimiento en tres direcciones, pero para comprender con mayor precisión cómo se alejaban y acercaban las estrellas a nosotros, se necesitaban mediciones adicionales de la velocidad radial. Los observatorios terrestres los proporcionaron para los agujeros negros recién descubiertos, lo que proporcionó la pista final para concluir que los astrónomos habían detectado agujeros negros.
Gaia descubre un agujero negro único
Agujeros negros invisibles
Los agujeros negros a menudo no son completamente invisibles. Cuando el material cae sobre ellos, pueden emitir luz de radio y rayos X. Para el segundo agujero negro de Gaia, el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el radiotelescopio terrestre MeerKAT de Sudáfrica buscaron esta luz, pero no pudieron detectar ninguna señal.
“Incluso si no detectamos nada, esta información es increíblemente valiosa porque nos dice mucho sobre el entorno alrededor de un agujero negro. Hay muchas partículas provenientes de la estrella compañera en forma de viento estelar. Pero debido a que no hemos visto ninguna luz de radio, nos dice que el agujero negro no es un gran devorador y que pocas partículas están cruzando su horizonte de sucesos. No sabemos por qué, ¡pero queremos saber! agujero negro y es astrónomo en el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian en los Estados Unidos.
El nuevo tipo de agujero negro no emite luz, lo que los hace prácticamente invisibles, probablemente porque están mucho más lejos de sus estrellas compañeras. Gaia BH1 y Gaia BH2 tienen las órbitas más separadas de todos los agujeros negros conocidos. El hecho de que también sean los agujeros negros conocidos más cercanos a la Tierra sugiere que muchos otros agujeros negros similares en binarios grandes aún esperan ser descubiertos.
“Es muy emocionante porque ahora implica que estos agujeros negros en órbitas amplias son, de hecho, comunes en el espacio, más comunes que los binarios donde el agujero negro y la estrella están más cerca. Pero el problema es que la buena noticia es que Gaia todavía está tomando datos. , y su próxima publicación de datos (en 2025) contendrá muchas más de estas estrellas con misteriosos compañeros de agujeros negros”, dice Yvette.
La próxima publicación de datos de Gaia se basará en 66 meses de observaciones y contendrá información mejorada sobre las órbitas de las estrellas. Mientras tanto, los astrónomos estarán ocupados averiguando de dónde provienen estos agujeros negros de órbita amplia.
Kareem El-Badry señala: “Sospechábamos que podría haber agujeros negros en sistemas más grandes, pero no sabíamos cómo se habrían formado. Su descubrimiento significa que debemos adaptar nuestras teorías sobre la evolución de los sistemas estelares binarios porque aún no está claro cómo se forman estos sistemas.
“El Consorcio de Análisis y Procesamiento de Datos de Gaia está desarrollando métodos para identificar binarios astrométricos con compañeros compactos. Planeamos proporcionar una buena muestra de candidatos en la próxima publicación de datos de Gaia”, dice Tsevi Mazeh, miembro del equipo de la Universidad de Tel Aviv. La comunidad científica espera expandir aún más esta nueva población de agujeros negros inactivos.
Notas para los editores:
“A Red Giant Orbiting a Black Hole” de Kareem El-Badry et al., se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/521/3/4323/7093135.
“Imagen de la semana: el primer descubrimiento de un agujero negro de Gaia: Gaia BH1” de Tineke Roegiers.
El 13 de junio de 2022, Gaia publicó, por primera vez, los resultados de su tratamiento de no estrella única. EL Encuesta de estrellas binarias de Gaia supera todo el trabajo sobre estrellas binarias de los últimos dos siglos. Estos dos agujeros negros se encontraron al estudiar dos de las soluciones en este catálogo de más de 813,000 sistemas estelares binarios. Gaia Data Release 4 debería aumentar aún más la precisión de las soluciones de estrellas binarias, quizás revelando muchos candidatos más interesantes para el seguimiento.
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