Los astrónomos que utilizan el instrumento MUSE de ESO en el Very Large Telescope en Chile han descubierto una estrella en el cúmulo NGC 3201 que se comporta de manera muy extraña. Parece estar orbitando un agujero negro invisible con aproximadamente cuatro veces la masa del Sol, el primer agujero negro de masa estelar inactivo encontrado en un cúmulo globular y el primero detectado directamente al detectar su atracción gravitacional. Este importante descubrimiento impacta en nuestra comprensión de la formación de estos cúmulos estelares, agujeros negros, y los orígenes de los eventos de ondas gravitacionales.

Los cúmulos de estrellas globulares son enormes esferas de decenas de miles de estrellas que orbitan la mayoría de las galaxias. Se encuentran entre los sistemas estelares conocidos más antiguos del Universo y se remontan casi al comienzo del crecimiento y la evolución de las galaxias. Actualmente se sabe que más de 150 pertenecen a la Vía Láctea.

Un grupo en particular, llamado NGC 3201 y situado en la constelación sur de Vela (Las Velas), ahora se ha estudiado utilizando el instrumento MUSE en el Very Large Telescope de ESO en Chile. Un equipo internacional de astrónomos descubrió que una de las estrellas de NGC 3201 se comporta de manera muy extraña:se la arroja hacia adelante y hacia atrás a velocidades de varios cientos de miles de kilómetros por hora. con el patrón que se repite cada 167 días.

El autor principal, Benjamin Giesers (Georg-August-Universität Göttingen, Alemania) estaba intrigado por el comportamiento de la estrella:"Estaba orbitando algo que era completamente invisible, que tenía una masa de más de cuatro veces la del Sol, ¡esto solo podía ser un agujero negro! El primero se encuentra en un cúmulo globular observando directamente su atracción gravitacional ".

La relación entre los agujeros negros y los cúmulos globulares es importante pero misteriosa. Debido a sus grandes masas y edades, Se cree que estos cúmulos han producido una gran cantidad de agujeros negros de masa estelar, creados cuando las estrellas masivas dentro de ellos explotaron y colapsaron durante la larga vida útil del cúmulo.

El instrumento MUSE de ESO proporciona a los astrónomos una capacidad única para medir los movimientos de miles de estrellas lejanas al mismo tiempo. Con este nuevo hallazgo, el equipo ha podido detectar por primera vez un agujero negro inactivo en el corazón de un cúmulo globular, uno que actualmente no está tragando materia y no está rodeado por un disco de gas incandescente. Podían estimar la masa del agujero negro a través de los movimientos de una estrella atrapada en su enorme atracción gravitacional.

A partir de sus propiedades observadas, se determinó que la estrella tenía aproximadamente 0,8 veces la masa de nuestro Sol, y la masa de su misteriosa contraparte se calculó en alrededor de 4,36 veces la masa del Sol, casi con certeza un agujero negro.

Detecciones recientes de fuentes de radio y rayos X en cúmulos globulares, así como la detección de 2016 de señales de ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos agujeros negros de masa estelar, sugieren que estos agujeros negros relativamente pequeños pueden ser más comunes en los cúmulos globulares de lo que se pensaba anteriormente.

Giesers concluye:"Hasta hace poco, se asumió que casi todos los agujeros negros desaparecerían de los cúmulos globulares después de poco tiempo y que sistemas como este ni siquiera deberían existir. Pero claramente este no es el caso:nuestro descubrimiento es la primera detección directa de los efectos gravitacionales de un agujero negro de masa estelar en un cúmulo globular. Este hallazgo ayuda a comprender la formación de cúmulos globulares y la evolución de los agujeros negros y los sistemas binarios, algo vital en el contexto de la comprensión de las fuentes de ondas gravitacionales ".

Esta investigación se presentó en un artículo titulado "Un candidato de agujero negro de masa estelar separado en el cúmulo globular NGC 3201", por B. Giesers et al., aparecer en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .