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Los astrofísicos buscan el segundo agujero negro supermasivo más cercano: 3.000.000 de veces la masa

Un agujero negro gigante, tan masivo como el del centro de la Vía Láctea, está alojado por una galaxia enana a menos de 1 millón de años luz de distancia. Invisible hasta ahora, tal vez no por mucho tiempo.

Una forma de observar lo que podría ser el segundo agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra ha sido sugerida por dos astrofísicos del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian (CfA). Este agujero negro es un gigante que tiene 3 millones de veces la masa del Sol y está alojado por la galaxia enana Leo I.

El agujero negro supermasivo, etiquetado como Leo I *, fue propuesto por primera vez por un equipo independiente de astrónomos a fines de 2021. El equipo notó que las estrellas aumentaban la velocidad a medida que se acercaban al centro de la galaxia, evidencia de un agujero negro, pero no era posible obtener imágenes directas de la emisión del agujero negro.

Ahora, una nueva forma de verificar la existencia del agujero negro supermasivo ha sido sugerida por los astrofísicos de CfA Fabio Pacucci y Avi Loeb. Su trabajo se describe en un estudio que fue publicado recientemente en The Astrophysical Journal Letters.


La ultra débil galaxia compañera de la Vía Láctea Leo I aparece como un parche débil a la derecha de la estrella brillante, Regulus. Crédito: Scott Anttila Anttler.

“Los agujeros negros son objetos muy esquivos, y a veces disfrutan jugando al escondite con nosotros”, dice Fabio Pacucci, autor principal del estudio ApJ Letters. “Los rayos de luz no pueden escapar de sus horizontes de eventos, pero el entorno que los rodea puede ser extremadamente brillante, si suficiente material cae en su pozo gravitacional. Pero si un agujero negro no está acumulando masa, en cambio, no emite luz y se vuelve imposible de encontrar con nuestros telescopios”.

Este es el desafío con Leo I, una galaxia enana tan desprovista de gas disponible para acrecentar que a menudo se describe como un “fósil”. Entonces, ¿renunciaremos a cualquier esperanza de observarlo? Tal vez no, dicen los astrónomos.

“En nuestro estudio, sugerimos que una pequeña cantidad de masa perdida por las estrellas que deambulan alrededor del agujero negro podría proporcionar la tasa de acreción necesaria para observarlo”, explica Pacucci. “Las estrellas viejas se vuelven muy grandes y rojas, las llamamos estrellas gigantes rojas. Las gigantes rojas suelen tener fuertes vientos que transportan una fracción de su masa al medio ambiente. El espacio alrededor de Leo I * parece contener suficientes de estas estrellas antiguas para que sea observable.

“Observar Leo I * podría ser innovador”, dice Avi Loeb, coautor del estudio. “Sería el segundo agujero negro supermasivo más cercano después del que está en el centro de nuestra galaxia, con una masa muy similar pero alojada por una galaxia que es mil veces menos masiva que la Vía Láctea. Este hecho desafía todo lo que sabemos sobre cómo las galaxias y sus agujeros negros supermasivos centrales coevolucionan. ¿Cómo un bebé tan grande terminó naciendo de un padre delgado?”

Décadas de estudios muestran que la mayoría de las galaxias masivas albergan un agujero negro supermasivo en su centro, y la masa del agujero negro es una décima parte de un porcentaje de la masa total del esferoide de estrellas que lo rodean.

“En el caso de Leo I”, continúa Loeb, “esperaríamos un agujero negro mucho más pequeño. En cambio, Leo I parece contener un agujero negro de unos pocos millones de veces la masa del Sol, similar al alojado por la Vía Láctea. Esto es emocionante porque la ciencia generalmente avanza más cuando sucede lo inesperado”.

Entonces, ¿cuándo podemos esperar una imagen del agujero negro?

“Todavía no hemos llegado a ese punto”, dice Pacucci.

El equipo ha obtenido tiempo de telescopio en el Observatorio de rayos X Chandra y el radiotelescopio Very Large Array en Nuevo México y actualmente está analizando los nuevos datos.

Pacucci dice: “Leo I* está jugando al escondite, pero emite demasiada radiación para permanecer sin ser detectado por mucho tiempo”.

Referencia: “Accretion from Winds of Red Giant Branch Stars May Reveal the Supermassive Black Hole in Leo I” por Fabio Pacucci y Abraham Loeb, 28 de noviembre de 2022, The Astrophysical Journal Letters. DOI: 10.3847/2041-8213/ac9b21

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