Un equipo de astrofísicos dirigido por la Universidad de Columbia ha descubierto una docena de agujeros negros reunidos alrededor de Sagitario A * (Sgr A *), el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. El hallazgo es el primero en respaldar una predicción de hace décadas, abriendo innumerables oportunidades para comprender mejor el universo.

"Todo lo que querrías aprender sobre la forma en que los grandes agujeros negros interactúan con los pequeños agujeros negros, puedes aprender estudiando esta distribución, "dijo el astrofísico de Columbia Chuck Hailey, codirector del Laboratorio de Astrofísica de Columbia y autor principal del estudio. "La Vía Láctea es realmente la única galaxia que tenemos donde podemos estudiar cómo los agujeros negros supermasivos interactúan con los pequeños porque simplemente no podemos ver sus interacciones en otras galaxias. En cierto sentido, este es el único laboratorio que tenemos para estudiar este fenómeno ".

El estudio aparece en la edición del 5 de abril de Naturaleza .

Durante más de dos décadas, Los investigadores han buscado sin éxito pruebas que apoyen la teoría de que miles de agujeros negros rodean agujeros negros supermasivos (SMBH) en el centro de grandes galaxias.

"Hay sólo unas cinco docenas de agujeros negros conocidos en toda la galaxia:100, 000 años luz de ancho, y se supone que hay 10, 000 a 20, 000 de estas cosas en una región de solo seis años luz de ancho que nadie ha podido encontrar, "Hailey dijo, agregando que se han realizado extensas búsquedas infructuosas de agujeros negros alrededor de Sgr A *, el SMBH más cercano a la Tierra y, por lo tanto, el más fácil de estudiar. "No ha habido mucha evidencia creíble".

Explicó que Sgr A * está rodeado por un halo de gas y polvo que proporciona el caldo de cultivo perfecto para el nacimiento de estrellas masivas. que viven, morir y podría convertirse en agujeros negros allí. Adicionalmente, Se cree que los agujeros negros del exterior del halo caen bajo la influencia del SMBH a medida que pierden su energía, provocando que sean arrastrados hacia las proximidades del SMBH, donde están cautivos por su fuerza.

Si bien la mayoría de los agujeros negros atrapados permanecen aislados, algunos capturan y atan a una estrella que pasa, formando un binario estelar. Los investigadores creen que hay una gran concentración de estos agujeros negros aislados y apareados en el Centro Galáctico, formando una cúspide de densidad que se vuelve más poblada a medida que disminuye la distancia al SMBH.

En el pasado, los intentos fallidos de encontrar evidencia de tal cúspide se han centrado en buscar el estallido brillante de resplandor de rayos X que a veces ocurre en los binarios de los agujeros negros

"Es una forma obvia de querer buscar agujeros negros, "Hailey dijo, "pero el Centro Galáctico está tan lejos de la Tierra que esas explosiones solo son lo suficientemente fuertes y brillantes como para verse una vez cada 100 a 1, 000 años ". Para detectar binarios de agujeros negros, Hailey y sus colegas se dieron cuenta de que tendrían que buscar al más débil, pero se emiten rayos X más estables cuando los binarios están en un estado inactivo.

"Sería tan fácil si los binarios de los agujeros negros emitieran de forma rutinaria grandes explosiones como lo hacen los binarios de las estrellas de neutrones, pero no lo hacen así que tuvimos que idear otra forma de buscarlos, "Hailey dijo." Aislado, los agujeros negros sin aparear son simplemente negros, no hacen nada. Por lo tanto, buscar agujeros negros aislados tampoco es una forma inteligente de encontrarlos. Pero cuando los agujeros negros se aparean con una estrella de baja masa, el matrimonio emite ráfagas de rayos X que son más débiles, pero consistente y detectable. Si pudiéramos encontrar agujeros negros que están acoplados con estrellas de baja masa y sabemos qué fracción de agujeros negros se aparearán con estrellas de baja masa, podríamos inferir científicamente la población de agujeros negros aislados que existen ".

Hailey y sus colegas recurrieron a los datos de archivo del Observatorio de rayos X Chandra para probar su técnica. Buscaron firmas de rayos X de binarios de masa baja de agujero negro en su estado inactivo y pudieron encontrar 12 en tres años luz. de Sgr A *. Luego, los investigadores analizaron las propiedades y la distribución espacial de los sistemas binarios identificados y extrapolaron de sus observaciones que debe haber entre 300 y 500 binarios de baja masa de agujeros negros y aproximadamente 10, 000 agujeros negros aislados en el área que rodea a Sgr A *.

"Este hallazgo confirma una teoría importante y las implicaciones son muchas, "Hailey dijo." Va a avanzar significativamente en la investigación de ondas gravitacionales porque conocer el número de agujeros negros en el centro de una galaxia típica puede ayudar a predecir mejor cuántos eventos de ondas gravitacionales pueden estar asociados con ellos. Toda la información que necesitan los astrofísicos está en el centro de la galaxia ".

Los coautores de Hailey en el artículo incluyen:Kaya Mori, Michael E. Berkowitz, y Benjamin J. Hord, toda la Universidad de Columbia; Franz E. Bauer, del Instituto de Astrofísica, Facultad de Física, Pontificia, Universidad Católica de Chile, Instituto Milenio de Astrofísica, Vicuña Mackenna, y el Instituto de Ciencias Espaciales; y Jaesub Hong, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica.