Un agujero negro estelar mucho más masivo de lo que la teoría predice que es posible ha dejado perplejos a los astrónomos.
Los agujeros negros estelares se forman cuando las estrellas con masas de alrededor de 20 veces la del Sol, colapsan bajo el peso de su propia gravedad al final de sus vidas. La mayoría de agujeros negros estelares pesan en torno a 10 veces la masa del Sol cuando el gas se dispersa, y los modelos por ordenador de evolución estelar tienen dificultades para producir agujeros negros mayores de esto.
El agujero negro pesado recientemente tiene 16 masas solares. Orbita a una estrella compañera en la galaxia espiral Messier 33, situada a 2,7 millones de años luz de la Tierra. Juntos forman el sistema conocido como M33 X-7.
“Tenemos problemas para explicar este sistema usando las teorías estándar debido a que es demasiado masivo”, dijo el miembro del equipo del estudio Jerome Orosz de la Universidad de California en San Diego, a SPACE.com.
El agujero negro de M33 X-7 es también el agujero negro estelar más distante jamás observado. Los hallazgos, detallados en el ejemplar del 17 de octubre de la revista Nature, podrían ayudar a mejorar los modelos de formación de los sistemas binarios que contienen un agujero negro y una estrella. Esto también podría ayudar a explicar una de las explosiones estelares más brillantes jamás observadas.
Eclipse de agujero negro
Los agujeros negros no pueden verse, dado que toda la materia y luz que entra en ellos quedan atrapados. Por tanto los agujeros negros son detectados a través de los efectos gravitatorios en las estrellas cercanas o el material que gira alrededor de ellos.
La estrella compañera de M33 X-7 pasa directamente frente al agujero negro desde el punto de vista de la Tierra una vez cada tres días, eclipsando completamente sus emisiones de rayos-X. Es el único sistema binario conocido en el cual ocurre esto, y fue esta inusual alineación lo que permitió a los astrónomos calcular el par de masas con precisión.
La cercana órbita del agujero negro y la estrella sugiere que el sistema pasó por una fase violenta de evolución estelar llamada la fase de envoltura común, en la cual una estrella moribunda crece tanto que absorbe a su compañera en el interior de su envoltura de gas.
Esto da como resultado una fusión entre ambas estrellas o la fusión de un sistema binario muy cercano en el cual una estrella está despojándose de sus capas exteriores. El equipo piensa que el segundo escenario es el que tuvo lugar en M33 X-7, y que la estrella sin capas de gas explotó como supernova antes de implosionar para formar un agujero negro.
No obstante, algo inusual debió suceder a M33 X-7 durante esta fase para crear tal agujero negro masivo. “El agujero negro debe haber perdido una gran cantidad de masa para que los dos objetos estén tan cercanos”, escribió Tomasz Bulik, astrónomo de la Universidad de Varsovia en Polonia, en un artículo de Nature relacionado. “Pero por otra parte, debe haber retenido la suficiente masa para formar un agujero negro tan pesado”.
El equipo estima que el progenitor de este agujero negro debe haber arrojado gas a una razón 10 veces menor de lo que predicen los modelos antes de explotar.
“M33 X-7 podría de esta forma proporcionar los límites tanto superiores como inferiores para la cantidad de masa perdida y unión orbital que pueden tener lugar en la envoltura común”, añadió Bulik, quien no estuvo involucrado en el estudio.
Agujeros negros gemelos
Si otras estrellas masivas también pierden muy poco material durante sus últimas etapas, esto podría explicar la increíble luminosidad de 2006gy, una de las supernovas más brillantes jamás observadas, dicen los investigadores.
Un día, la estrella solitaria de M33 X-7 también desaparecerá, apunta el miembro del equipo de estudio Jeffrey McClintock del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachussets. “Esta es una enorme estrella que está acompañada de un descomunal agujero negro”, dijo McClintock.
“Finalmente, la compañera también será una supernova y entonces tendremos un par de agujeros negros”.
Aunque 16 masas solares es considerable para un agujero negro estelar, es minúsculo comparado con los agujeros negros que se piensa que yacen en el corazón de muchas grandes galaxias. Tales agujeros negros supermasivos tienen masas de millones a miles de millones de veces la de nuestro Sol, pero se cree que se forman a través de distintos mecanismos que la variedad estelar.
Crédito de la imagen: NASA/CXC/M. Weiss
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