Nota de prensa

Buscadores de Agujeros Negros Establecen Nuevo Récord de Distancia

27 de Enero de 2010

Utilizando el Telescopio VLT o Very Large Telescope de ESO, astrónomos detectaron en otra galaxia un agujero negro de masa estelar mucho más distante que los hasta ahora conocidos. Con una masa de más de quince veces la del Sol, éste es el segundo agujero negro de masa estelar más masivo que se haya encontrado. Está entrelazado con una estrella que pronto se convertirá en un agujero negro en sí misma.

Los agujeros negros de masa estelar [1] encontrados en la Vía Láctea pesan hasta diez veces la masa del Sol y ciertamente no son tomados a la ligera, pero fuera de nuestra galaxia pueden ser sólo jugadores de ligas menores ya que los astrónomos han descubierto otro agujero negro con una masa de más de quince veces la del Sol. Este es uno de sólo tres objetos de este tipo descubiertos hasta ahora.

El agujero negro anunciado recientemente está en una galaxia espiral llamada NGC 300 ubicada a seis millones de años-luz de la Tierra. “Es el agujero negro de masa estelar más distante que se haya pesado y es el primero que hemos visto fuera de nuestro propio vecindario galáctico, el Grupo Local”, dice Paul Crowther, Profesor de Astrofísica en la Universidad de Sheffield y autor principal del artículo que dio cuenta del estudio. La curiosa compañera del agujero negro es la estrella Wolf-Rayet, que también tiene una masa unas veinte veces superior a la del Sol. Las estrellas Wolf-Rayet están cerca del fin de sus vidas y expulsan la mayor parte de sus capas exteriores a sus alrededores antes de explotar como supernova, con sus centros implosionando para formar agujeros negros.

En 2007, un instrumento de rayos X a bordo del observatorio Swift de la NASA inspeccionó los alrededores de la fuente más brillante de rayos X en NGC 300, descubierta anteriormente con el observatorio de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea. “Registramos emisiones periódicas de rayos X extremadamente intensas, una pista de que el agujero negro podría estar merodeando el área”, explica Stefania Carpano, miembro del grupo de ESA.

Gracias a las nuevas observaciones llevadas a cabo con el instrumento FORS2 instalado en el Very Large Telescope de ESO, los astrónomos han confirmado sus corazonadas iniciales. La nueva información muestra que el agujero negro y la estrella Wolf-Rayet bailan entre sí en un vals diabólico en un período de 32 horas. Los astrónomos también descubrieron que el agujero negro está arrancando materia desde la estrella a medida que se orbitan mutuamente.

“Esta es una pareja realmente ‘intima’”, señala el colaborador Robin Barnard. “Cómo se formó un sistema tan firmemente unido, aún es un misterio”.

Sólo se había visto un sistema de este tipo previamente, pero otros sistemas que incluyeran un agujero negro y una estrella compañera no son desconocidos para los astrónomos. Basados en estos sistemas, los astrónomos ven una conexión entre la masa del agujero negro y la química galáctica. “Nos hemos dado cuenta que los agujeros negros más masivos tienden a encontrarse en galaxias más pequeñas que contienen menos elementos químicos ‘pesados’”, señala Crowther [2]. “La galaxias más grandes que son ricas en elementos pesados, como la vía Láctea, sólo son exitosas en la producción de agujeros negros con masas más pequeñas”. Los astrónomos creen que una concentración más alta de elementos químicos pesados influye en cómo evoluciona una estrella masiva, aumentando la cantidad de materia que desprende y resultando en un agujero negro más pequeño una vez que el vestigio finalmente colapsa.

En menos de un millón de años será el turno de la estrella Wolf-Rayet de transformarse en una supernova y convertirse en agujero negro. “Si el sistema sobrevive a esta segunda explosión, los dos agujeros negros se fusionarán, emitiendo abundante energía en la forma de ondas gravitacionales a medida que se combinen [3],” concluye Crowther. Sin embargo, tomará unos cuantos de miles de millones de años hasta que se fusionen realmente, tiempos mucho más extensos que la escala de tiempo humana. “No obstante, nuestro estudio muestra que dichos sistemas podrían existir y que aquéllos que ya han evolucionado en agujeros negros binarios pueden ser detectados mediante investigaciones de ondas gravitacionales, tales como LIGO o Virgo [4].”

Notas

[1] Los agujeros negros de masa estelar son extremadamente densos, últimos vestigios del colapso de estrellas muy masivas. Estos agujeros negros poseen masas de cerca de unas 20 veces la masa del Sol, al contrario de los agujeros súper masivos que se encuentran en el centro de la mayor parte de las galaxias, los que pueden pesar desde un millón hasta mil millones de veces lo mismo que el Sol. Hasta ahora se han encontrado alrededor de 20 agujeros de masa estelar.

[2] En la astronomía, los elementos químicos pesados o “metales” corresponden a cualquier elemento químico más pesado que el helio.

[3] Predicho por la teoría de la relatividad de Einstein, las ondas gravitacionales son ondas en la fábrica del tiempo y del espacio. Importantes ondas gravitacionales son generadas donde quiera que hayan variaciones extremas de fuertes campos gravitacionales con tiempo, como ocurre durante la fusión de dos agujeros negros. La detección de ondas gravitacionales, hasta ahora nunca observadas directamente, representa uno de los principales desafíos para las próximas décadas.

[4] Los experimentos LIGO [ http://www.ligo.org ] y Virgo [ http://www.virgo.infn.it/ ] tienen el objetivo de detectar ondas gravitacionales usando interferómetros sensibles en Italia y Estados Unidos.

Información adicional

Esta investigación será publicada en el Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (NGC 300 X-1 es un Agujero Negro/Wolf Rayet binario, P.A. Crowther y otros).

El equipo está compuesto por Paul Crowther y Vik Dhillon (Universidad de Sheffield, Reino Unido) Robin Barnard y Simon Clark (The Open University, Reino Unido) y Stefania Carpano y Andy Pollock (ESAC, Madrid, España).

ESO, el Observatorio Europeo Austral, es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Es apoyado por 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también cumple un rol principal en promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación de clase mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en existencia. ESO está planificando actualmente un telescopio de óptica infrarroja cercana de 42 metros, el E-ELT, European Extremely Large Telescope, que se convertirá en “el ojo más grande del mundo en el cielo”.

Enlaces

• Artículo de la investigación

Contactos

Paul Crowther
University of Sheffield, UK
Teléfono: +44-114 222 4291
Correo electrónico: Paul.Crowther@sheffield.ac.uk

Stefania Carpano
ESTEC, ESA
The Netherlands
Teléfono: +31-71-5654827
Correo electrónico: scarpano@rssd.esa.int

Francisco Rodríguez (Contacto para medios de comunicación en Chile)
Red de Difusión Científica de ESO y European Southern Observatory
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Correo electrónico: eson-chile@eso.org

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1004.