Es posible que hayamos descubierto un raro agujero negro «perdido» en nuestro patio trasero celestial: ScienceAlert

En el centro de una bola de estrellas que se desplaza por la Vía Láctea acecha un monstruo.

Ubicado a unos 6.000 años luz de distancia, un cúmulo globular conocido como Messier 4 parece estar agrupándose alrededor de un agujero negro de 800 veces la masa de nuestro Sol.

Este no es un peso pluma, pero tampoco es gigantesco. De hecho, el cuerpo se encuentra en el rango de masa media rara vez visto, entre los más pequeños agujeros negros y chonkers súper voluminosos.

Hasta la fecha, nuestros únicos descubrimientos de estos agujeros negros han sido indirectos y no concluyentes, y este descubrimiento no es una excepción.

Sin embargo, es uno de los mejores candidatos hasta el momento, y lo suficientemente cercano como para que se pueda realizar un estudio de seguimiento con relativa facilidad. Esto puede ayudarnos a encontrar finalmente uno de estos escurridizos objetos y resolver uno de los misterios más desconcertantes de los agujeros negros.

“La ciencia rara vez se trata de descubrir algo nuevo en un momento”. dice el astrónomo Timo Brosti Agencia Espacial Europea. «Se trata de estar más seguro de un resultado paso a paso, y ese podría ser un paso para asegurarse de que existan agujeros negros de masa intermedia».

Hemos identificado demasiados agujeros negros en el universo y está sucediendo algo muy extraño. su distribución masiva. Hay dos poblaciones distintas: los agujeros negros de masa estelar, que tienen unas 100 veces la masa del Sol; y agujeros negros supermasivos, que se encuentran en el centro de las galaxias y rodean de millones a miles de millones de soles.

Entre esos dos rangos de masa… demasiados, no mucho, en realidad. Esto plantea un gran rompecabezas, que es básicamente, ¿por qué no? ¿No hay agujeros negros de masa intermedia? ¿O simplemente están ahí y no podemos detectarlos por alguna razón?

Sabemos cómo se forman los agujeros negros de masa estelar: el colapso fundamental de las estrellas masivas y las fusiones entre estos objetos. Pero no estamos muy seguros de eso. Formación de agujeros negros supermasivos. ¿Crecen a partir de fusiones sucesivas de agujeros negros más pequeños o absorben material y aumentan de tamaño?

Los agujeros negros de masa intermedia pueden ser una pista, lo que sugiere que pueden comenzar pequeños y volverse masivos con el tiempo. Ciertamente tendría mucho sentido, pero la escasez de estas ideas es un impedimento muy efectivo para esta idea.

Un sitio posible Donde estos agujeros negros pueden estar al acecho en los corazones de los cúmulos globulares. Estos son cúmulos increíblemente esféricos y densos de alrededor de 100.000 a un millón de estrellas, que se formaron en su mayoría al mismo tiempo a partir de la misma nube de gas. Estudios previos centrados en los cúmulos globulares han encontrado altas concentraciones de masa en sus centros consistentes con los rangos de masa de los agujeros negros de masa intermedia.

Messier 4 es el cúmulo globular más cercano a la Tierra. Dirigido por el astrónomo Eduardo Vitral del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, un equipo de investigadores utilizó dos poderosos telescopios espaciales, el Hubble y el Gaia, para observar más de cerca las estrellas en su interior. Rastrearon los movimientos de unas 6.000 estrellas en el cúmulo, para ver si podían correlacionar esos movimientos con las órbitas alrededor del pequeño y denso cúmulo.

Normalmente no podemos ver agujeros negros si la materia no se acumula activamente, pero esas órbitas serían una guía bastante confiable. Sus cálculos revelaron algo, con una masa de unas 800 masas solares. Aunque lo que podría ser esta cosa no está claro.

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«Usando los últimos datos de Gaia y Hubble, no fue posible distinguir un cúmulo oscuro de estrellas remanentes de una única fuente puntual más grande». vitral dice. «Entonces, una posible teoría es que, en lugar de ser una gran cantidad de pequeños objetos oscuros separados, esta masa oscura podría ser un agujero negro de tamaño intermedio».

Para tratar de reducirlo, el equipo realizó un modelado y eliminación de estrellas para ver cómo eso cambia la forma del cúmulo. Eliminar una estrella que se mueve particularmente rápido extiende la masa a una distancia mayor, como se puede ver en un enjambre de pequeños agujeros negros y estrellas de neutrones. El modelado posterior mostró que el grupo no se extiende por un área lo suficientemente grande como para ser un enjambre.

Además, un enjambre de agujeros negros estaría tan cerca que básicamente causaría el caos. Las interacciones gravitatorias harán que las estrellas salgan volando del cúmulo, untarlo anarquismo A través del cielo. De hecho, es posible que ya hayamos visto los efectos de esto en un archivo El cúmulo estelar llamado Palomar 5.

«Tenemos mucha confianza en que tenemos una región muy pequeña con mucha masa concentrada. Es unas tres veces más pequeña que la masa oscura más densa que hemos encontrado antes en otros cúmulos globulares». vitral dice.

«Si bien no podemos afirmar absolutamente que es un punto central de gravedad, podemos demostrar que es muy pequeño. Es demasiado pequeño para que podamos explicarlo aparte de que es un solo agujero negro. Alternativamente, puede haber ser un mecanismo estelar del que no sabemos nada, al menos en la física actual».

Entonces, salvo nueva física o estrellas invisibles, un agujero negro de masa intermedia parece ser la explicación más probable en este momento. Sin embargo, la existencia de una serie de pequeños agujeros negros sigue siendo una explicación realista. Los investigadores recomiendan más observaciones del cúmulo utilizando el Hubble y el Telescopio Espacial James Webb para restringir mejor los movimientos de las estrellas dentro de él.

Los resultados se publican en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.