Aproximadamente 15, 000 años luz de distancia, en un lejano brazo en espiral de la Vía Láctea, hay un agujero negro unas 70 veces más pesado que el Sol.

Esto es muy sorprendente para los astrónomos como yo. El agujero negro parece demasiado grande para ser el producto del colapso de una sola estrella, lo que plantea interrogantes para nuestras teorías sobre cómo se forman los agujeros negros.

Nuestro equipo, dirigido por el profesor Jifeng Liu en los Observatorios Astronómicos Nacionales, Academia china de ciencias, ha bautizado al misterioso objeto LB-1.

¿Qué es normal para un agujero negro?

Los astrónomos estiman que solo nuestra galaxia contiene alrededor de 100 millones de agujeros negros, creado cuando las estrellas masivas se han derrumbado durante los últimos 13 mil millones de años.

La mayoría de ellos están inactivos e invisibles. Un número relativamente pequeño está absorbiendo gas de una estrella compañera en órbita a su alrededor. Este gas libera energía en forma de radiación que podemos ver con telescopios (principalmente rayos X), a menudo acompañado de vientos y chorros.

Hasta hace unos años, la única forma de detectar un agujero negro potencial era buscar estos rayos X, procedente de una fuente puntual brillante.

Se han identificado y medido unas dos docenas de agujeros negros en nuestra galaxia con este método. Son de diferentes tamaños, pero todos entre cinco y veinte veces más pesados ​​que el sol.

Generalmente asumimos que esta era la masa típica de toda la población de agujeros negros en la Vía Láctea. Sin embargo, esto puede ser incorrecto; Los agujeros negros activos pueden no ser representativos de toda la población.

Nuevas herramientas dan vida a una vieja idea

Para nuestra búsqueda de agujeros negros, utilizamos una técnica diferente.

Examinamos el cielo con el telescopio espectroscópico de fibra multiobjeto de gran área celeste (LAMOST) en el noreste de China, buscando estrellas brillantes que se muevan alrededor de un objeto invisible. Esto nos permitió detectar el efecto gravitacional del agujero negro, independientemente de si algún gas se mueve de la estrella a su compañera oscura.

Esta técnica fue propuesta por el astrónomo británico John Michell en 1783, cuando sugirió por primera vez la existencia de la oscuridad, estrellas compactas que orbitan en un sistema binario con una estrella normal.

Sin embargo, se ha vuelto prácticamente factible solo con el reciente desarrollo de grandes telescopios que permiten a los astrónomos monitorear el movimiento de miles de estrellas a la vez.

Cómo detectamos a LB-1

LB-1 es el primer resultado importante de nuestra búsqueda con LAMOST. Vimos una estrella ocho veces más grande que el Sol orbitando a un compañero oscuro unas 70 veces más pesado que el Sol. Cada órbita tomó 79 días, y el par está aproximadamente una vez y media más lejos entre sí que la Tierra y el Sol.

Medimos el movimiento de la estrella por leves cambios en la frecuencia de la luz que detectamos proveniente de ella, causado por un cambio Doppler cuando la estrella se movía hacia la Tierra y se alejaba de ella en diferentes momentos de su órbita.

También hicimos lo mismo con un tenue resplandor proveniente del gas hidrógeno alrededor del agujero negro.

¿De dónde vino?

¿Cómo se formó LB-1? Es poco probable que provenga del colapso de una sola estrella masiva:creemos que cualquier estrella grande perdería más masa a través de los vientos estelares antes de colapsar en un agujero negro.

Una posibilidad es que dos agujeros negros más pequeños se hayan formado independientemente de dos estrellas y luego se hayan fusionado (o es posible que todavía estén orbitando entre sí).

Otro escenario más plausible es que un agujero negro estelar "ordinario" fuera engullido por una estrella compañera masiva. El agujero negro se tragaría la mayor parte de la estrella anfitriona como una larva de avispa dentro de una oruga.

El descubrimiento de LB-1 encaja muy bien con los resultados recientes de los detectores de ondas gravitacionales LIGO-Virgo, que captan las ondas en el espacio-tiempo causadas cuando chocan los agujeros negros estelares en galaxias distantes.

Los agujeros negros involucrados en tales colisiones también son significativamente más pesados ​​(hasta alrededor de 50 masas solares) que la muestra de agujeros negros activos en la Vía Láctea. Nuestro avistamiento directo de LB-1 demuestra que estos agujeros negros estelares con sobrepeso también existen en nuestra galaxia.

La familia del agujero negro

Los astrónomos todavía están tratando de cuantificar la distribución de los agujeros negros en toda su gama de tamaños.

Agujeros negros que pesan entre 1, 000 y 100, 000 Soles (los llamados agujeros negros de masa intermedia) pueden residir en el corazón de pequeñas galaxias o en grandes cúmulos de estrellas. El detector de ondas gravitacionales de la Antena Espacial del Interferómetro Láser (LISA) basado en el espacio (programado para su lanzamiento en 2034) intentará detectar sus colisiones.

Los agujeros negros que pesan entre un millón y unos pocos miles de millones de masas solares ya son bien conocidos, en los núcleos de galaxias y quásares más grandes, pero su origen se debate activamente. Todavía estamos muy lejos de una comprensión completa de cómo se forman los agujeros negros, crecer, y afectan sus entornos, pero estamos progresando rápidamente.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.