Observan, por primera vez, un agujero negro 'triple'

Pero nadie hasta ahora había podido ver lo que un equipo de físicos del MIT y el Caltech acaba de anunciar en 'Nature': un agujero negro formando parte de un sistema triple. El sistema está formado por un agujero negro central que está devorando a una pequeña estrella que gira en espiral muy cerca de él, una vez cada 6,5 días. Pero, sorprendentemente, una segunda estrella también parece estar rodeando al agujero negro, aunque a una distancia mucho mayor. De hecho, completa una órbita alrededor de su oscuro compañero una vez cada 70.000 años.

El hecho de que el agujero negro ejerza influencia gravitacional sobre un objeto tan lejano plantea dudas sobre los orígenes del propio agujero negro. Se sabe que los agujeros negros se forman a partir de la violenta explosión de una estrella moribunda, un proceso conocido como supernova, mediante el cual una estrella libera una enorme cantidad de energía y luz en una explosión final antes de colapsar en un agujero negro invisible.

El nuevo descubrimiento, sin embargo, implica que si el agujero negro recién observado fuera el resultado de una supernova típica, la energía liberada durante la expñlosión, antes de colapsar, habría expulsado violentamente cualquier objeto de sus alrededores. Motivo por el cual la segunda estrella, la más alejada, no debería seguir girando a su alrededor.

Noticia Relacionada

Aparecen más objetos inexplicables en los confines del Universo

José Manuel Nieves

Contra todo pronóstico, y a solo 700 millones de años luz del Big Bang, los astrónomos han encontrado una galaxia ordenada, madura y muy similar a nuestra Vía Láctea

Lo cual ha llevado a los científicos a pensar que este agujero negro no se formó de la manera habitual, sino quizá a través de un proceso mucho menos violento, un 'colapso directo' en el que una estrella sencillamente se hunde sobre sí misma, sin explosión alguna y formando un agujero negro sin necesidad de un último y dramático destello. Un origen tan 'suave', dicen los autores del estudio, difícilmente podría perturbar a los objetos cercanos.

Lo malo es que nadie hasta ahora había observado este tipo de colapso directo, por lo que este inusual sistema triple podría ser la primera evidencia que tenemos de un agujero negro que se formó sin necesidad de violentas explosiones estelares.

«Creemos que la mayoría de los agujeros negros se forman a partir de violentas explosiones de estrellas -explica Kevin Burdge, del Departamento de Física del MIT y coautor del estudio-, pero este descubrimiento ayuda a poner eso en duda. Este sistema es muy interesante para la evolución de los agujeros negros y también plantea dudas sobre si hay más triples por ahí».

El descubrimiento de este sistema triple único se produjo casi por casualidad. Los físicos lo encontraron mientras consultaban Aladin Lite, un repositorio de observaciones astronómicas hechas por telescopios espaciales y terrestres de todo el mundo. Los astrónomos pueden utilizar la herramienta online para buscar imágenes de la misma parte del cielo que están estudiando, tomadas por diferentes telescopios en distintas longitudes de onda.

Burdge y sus colegas habían estado buscando en la Vía Láctea signos de nuevos agujeros negros. Y por simple curiosidad, Burdge revisó una imagen de V404 Cygni, un agujero negro a unos 8.000 años luz de la Tierra, que en 1992 fue uno de los primeros objetos en ser confirmado como un agujero negro. Desde entonces, V404 Cygni se ha convertido en uno de uno de los agujeros negros mejor estudiados y ha sido documentado en más de 1.300 artículos científicos. Pero ninguno de esos estudios decía una sola palabra de lo que Burdge y sus colegas estaban viendo.

Mientras observaba las imágenes ópticas de V404 Cygni, en efecto, el investigador vio lo que parecían ser dos manchas de luz, sorprendentemente cercanas entre sí. La primera era el agujero negro y una pequeña estrella que orbitaba muy cerca de él. Tanto, que el agujero negro estaba absorbiendo su materia, haciéndola brillar intensamente y emitiendo la luz que Burdge estaba viendo.

La segunda mancha de luz, sin embargo, era algo que los científicos no habían investigado hasta ahora. Burdge determinó que esa segunda luz probablemente provenía de una estrella muy lejana, a unas 3.500 Unidades Astronómicas (UA) de distancia del agujero negro. Una UA equivale a 1,5 millones de km, la distancia que separa a la Tierra del Sol, y la estrella estaba 3.500 veces más lejos. O lo que es lo mismo, a 100 veces la distancia entre el Sol y Plutón.

Los investigadores se preguntaron si, a esa distancia, la estrella exterior estaba o no vinculada gravitatoriamente al agujero negro. Y para comprobarlo, recurrieron a los datos de Gaia, un satélite que desde 2014 registra con precisión los movimientos, las velocidades y las posiciones de mil millones de estrellas en la galaxia. Al observar cómo habían evolucionado los movimientos de las estrellas respectivamente más cerca y más lejos del agujero negro durante los últimos diez años, Burdge y su equipo descubrieron que se movían exactamente en tándem, algo que no hacía ninguna de las demás estrellas vecinas. Y calcularon que las probabilidades de que ese movimiento se debiera a una simple casualidad son insignificantes, apenas una entre diez millones.

«Es prácticamente seguro que no se trata de una coincidencia o de un accidente -dice Burdge- Estamos viendo dos estrellas que se siguen una a la otra porque están unidas por una débil cadena de gravedad. Así que éste tiene que ser un sistema triple».

¿Pero cómo pudo surgir este sistema? Desde luego, de ninguna manera si el agujero negro se hubiera formado tras una típica explosión de supernova, que habría expulsado muy lejos a la estrella más alejada.

«Imagine que está tirando de una cometa y, en lugar de una cuerda fuerte, lo hace con una telaraña -dice Burdge-. Si tira demasiado fuerte, el hilo se romperá y perderá la cometa. La gravedad es igual que ese hilo, que es realmente débil, y cualquier cosa brusca que suceda en el binario interno hará que se pierda la estrella exterior».

Para poner a prueba su idea, el equipo llevó a cabo distintas simulaciones y comprobó cómo un sistema triple de este tipo puede evolucionar y retener a una estrella tan alejada.

Así, Burdge y sus colegas introdujeron tres estrellas (la tercera era el agujero negro antes de convertirse en agujero negro) al principio de cada simulación. Después hicieron decenas de miles de simulaciones, cada una con un escenario ligeramente diferente de cómo la tercera estrella podría haberse convertido en un agujero negro y, posteriormente, haber afectado los movimientos de las otras dos estrellas. Entre otras, simuló una supernova variando la cantidad y dirección de la energía que emitía. También simuló escenarios de colapso directo, en los que la tercera estrella simplemente se hundía sobre sí misma formando un agujero negro, sin emitir energía alguna.

«La gran mayoría de las simulaciones -dice el científico- muestran que la forma más fácil de hacer que este sistema triple funcione es mediante el colapso directo».

Además de dar pistas sobre los orígenes del agujero negro, la estrella exterior también ha revelado la edad del sistema. De hecho, los físicos observaron que la estrella se encuentra en proceso de convertirse en una gigante roja, una fase que ocurre al final de la vida estelar. Basándose en esta transición, el equipo determinó que la edad de la estrella exterior es de unos 4.000 millones de años. Y dado que las estrellas vecinas nacen aproximadamente al mismo tiempo, la conclusión es que el triple agujero negro también tiene la misma edad.

«Nunca antes habíamos podido hacer esto con un agujero negro -concluye Burdge-. 'Ahora, gracias a este descubrimiento sabemos que V404 Cygni es parte de un sistema triple, que podría haberse formado a partir de un colapso directo y que nació hace unos 4.000 millones de años».