Descubierto el primer agujero negro "triple"

Hasta ahora, muchos agujeros negros detectados parece que forman parte de un sistema binario, porque están formados por un agujero negro y un objeto secundario, como una estrella, una estrella de neutrones mucho más densa u otro agujero negro.

Y estos "pares" giran en espiral uno alrededor del otro, atraídos por la gravedad del agujero negro para formar un par orbital. Por esa razón, este nuevo descubrimiento es toda una sorpresa, porque amplía el panorama de los agujeros negros, los objetos que pueden albergar y el modo en que se forman.

En concreto, astrónomos del prestigioso MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) y la Universidad de Caltech han observado, por primera vez, un "triple agujero negro".

El nuevo sistema contiene un agujero negro central, que está consumiendo una pequeña estrella que gira en espiral muy cerca del agujero negro, cada 6,5 días. Hasta aquí, no hay nada novedoso, porque es una configuración similar a la de la mayoría de los sistemas binarios.

Pero, para sorpresa de los científicos, existe una segunda estrella, que también parece estar girando alrededor del agujero negro, aunque a una distancia mucho mayor. De hecho, estos astrofísicos calculan que esta lejana compañera orbita el agujero negro cada 70.000 años, según el estudio que acaba de publicar la revista Nature.

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Gran hallazgo

El hecho de que el agujero negro parezca tener una atracción gravitatoria sobre un objeto tan lejano plantea grandes interrogantes sobre su origen.

Los científicos creen que los agujeros negros se forman a partir de la explosión violenta de una estrella moribunda, un proceso conocido como supernova, por el cual una estrella libera una enorme cantidad de energía y luz en un estallido final antes de colapsar y convertirse en un agujero negro invisible.

Sin embargo, el descubrimiento de este equipo sugiere que, si el agujero negro recién observado es el resultado de una supernova típica, la energía que habría liberado antes de colapsar habría expulsado cualquier objeto débilmente unido en sus alrededores. Por lo tanto, la segunda estrella, la más exterior, no debería seguir dando vueltas.

En cambio, el equipo sospecha que el agujero negro se formó a través de un proceso más suave de "colapso directo", en el que una estrella simplemente se derrumba sobre sí misma, formando un agujero negro sin un último destello dramático. De este modo, en origen tan suave difícilmente perturbaría ningún objeto lejano y poco unido.

Nuevo paradigma

Como este nuevo sistema triple incluye una estrella muy lejana, esto sugiere que el agujero negro del sistema nació a través de un colapso más suave y directo.

Y, aunque los astrónomos han observado supernovas más violentas durante siglos, estos científicos aseguran que el nuevo sistema triple podría ser la primera evidencia de un agujero negro que se formó a partir de este proceso más suave.

"Creemos que la mayoría de los agujeros negros se forman a partir de explosiones violentas de estrellas, pero este descubrimiento ayuda a ponerlo en duda", afirma Kevin Burdge, investigador del Departamento de Física del MIT.

Y esta es su conclusión: "este sistema es súper emocionante para la evolución de los agujeros negros, y también plantea preguntas sobre si hay más tripletes por ahí".

Por casualidad

El descubrimiento del triple agujero negro se produjo casi por casualidad. Este equipo de astrofísicos lo encontró mientras consultaban una ingente base de datos de observaciones astronómicas, recopiladas desde telescopios en el espacio y en todo el mundo.

Los astrónomos suelen utilizar este enorme servidor por Internet con el objetivo de buscar imágenes de la misma parte del cielo, captadas por diferentes telescopios que están sintonizados con distintas longitudes de onda de energía y luz.

El equipo había estado buscando señales de nuevos agujeros negros en la Vía Láctea. Por curiosidad, Burdge revisó una imagen de V404 Cygni, un agujero negro a unos 8.000 años luz de la Tierra que fue uno de los primeros objetos en ser confirmado como un agujero negro, en 1992.

Mientras observaba las imágenes ópticas de V404 Cygni, Burdge vio lo que parecían ser dos manchas de luz, sorprendentemente cercanas una de la otra.

La primera mancha era lo que otros determinaron que era el agujero negro y una estrella interior que orbita muy cerca. La estrella está tan cerca que está arrojando parte de su material sobre el agujero negro y emitiendo la luz que Burdge pudo ver.

La segunda mancha de luz, sin embargo, era algo que los científicos no habían investigado de cerca hasta ahora. Esa segunda luz, determinó Burdge, probablemente provenía de una estrella muy lejana.

"El hecho de que podamos ver dos estrellas separadas a tanta distancia significa en realidad que las estrellas tienen que estar muy separadas", asegura Burdge, quien calculó que la estrella exterior está a 3.500 veces más distancia del agujero negro que la Tierra del Sol.

La pregunta que surgió entonces fue si la estrella exterior estaba vinculada al agujero negro y su estrella interior. Para responder a esta pregunta, los investigadores recurrieron a Gaia, un satélite que ha seguido con precisión los movimientos de todas las estrellas de la galaxia desde 2014.

El equipo analizó los movimientos de las estrellas interiores y exteriores a lo largo de los últimos 10 años de datos de Gaia y descubrió que las estrellas se movían exactamente en tándem, en comparación con otras estrellas vecinas. Calcularon que las probabilidades de este tipo de movimiento en tándem son de aproximadamente una entre 10 millones.

Tirando del hilo

¿Cómo pudo formarse entonces el sistema? Si el agujero negro surgió de una supernova típica, la violenta explosión habría expulsado a la estrella exterior hace mucho tiempo. "Imagínese que está tirando de una cometa y, en lugar de una cuerda fuerte, está tirando de una telaraña", subraya Burdge.

Si se tira demasiado fuerte, la tela se romperá y perderá la cometa. La gravedad es como una cuerda apenas atada que es realmente débil y, si hace algo drástico, perderá la estrella exterior". Y "la gran mayoría de las simulaciones muestran que la forma más fácil de lograr este triple trabajo es mediante el colapso directo", concluye Burdge.