Hallazgo: el telescopio Hubble descubrió una concentración de pequeños agujeros negros

Observaciones con el telescopio Hubble revelaron algo inesperado en el corazón del cúmulo globular NGC 6397: una concentración de agujeros negros pequeños en lugar de un agujero negro masivo.

Los cúmulos globulares son sistemas estelares extremadamente densos, que albergan estrellas que están muy juntas. Estos sistemas también suelen ser muy antiguos: el cúmulo globular en el foco de este estudio, NGC 6397, es casi tan antiguo como el propio universo. Este cúmulo reside a 7.800 años luz de distancia, lo que lo convierte en uno de los cúmulos globulares más cercanos a la Tierra. Debido a su núcleo muy denso, se lo conoce como un grupo colapsado del núcleo.

Al principio, los astrónomos pensaron que el cúmulo globular albergaba un agujero negro de masa intermedia. Estos son el “eslabón perdido” buscado durante mucho tiempo entre los agujeros negros supermasivos (muchos millones de veces la masa de nuestro Sol) que se encuentran en los núcleos de las galaxias y los agujeros negros de masa estelar (unas pocas veces la masa de nuestro Sol) que se forman después del colapso. de una sola estrella masiva. Hasta la fecha, solo se identificaron unos pocos candidatos.

“Encontramos pruebas muy sólidas de una masa invisible en el núcleo denso del cúmulo globular, pero nos sorprendió descubrir que esta masa extra no es ‘como un punto’ (que se esperaría de un agujero negro masivo solitario), sino extendida a un pequeño porcentaje del tamaño del cúmulo”, dijo en un comunicado Eduardo Vitral del Instituto de Astrofísica de París (IAP) en París, Francia.

Para detectar la elusiva masa oculta, Vitral y Gary Mamon, también de IAP, utilizaron las velocidades de las estrellas en el cúmulo para determinar la distribución de su masa total, que es la masa en las estrellas visibles, así como en las estrellas débiles y negras. agujeros. Cuanta más masa en algún lugar, más rápido viajan las estrellas a su alrededor.

Los investigadores utilizaron estimaciones previas de los diminutos movimientos propios de las estrellas (sus movimientos aparentes en el cielo), que permiten determinar sus verdaderas velocidades dentro del cúmulo. Estas mediciones precisas de estrellas en el núcleo del cúmulo solo se pudieron realizar con el Hubble durante varios años de observación. Los datos del Hubble se agregaron a medidas de movimiento adecuadas bien calibradas proporcionadas por el observatorio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea, que son menos precisas que las observaciones del Hubble en el núcleo.

“Nuestro análisis indicó que las órbitas de las estrellas son casi aleatorias en todo el cúmulo globular, en lugar de sistemáticamente circulares o muy alargadas”, explicó Mamon. Estas formas orbitales de alargamiento moderado limitan cuál debe ser la masa interior.

Los investigadores concluyeron que el componente invisible solo puede estar formado por los restos de estrellas masivas (enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros) dada su masa, extensión y ubicación. Estos cadáveres estelares se hundieron progresivamente hasta el centro del cúmulo después de interacciones gravitacionales con estrellas cercanas menos masivas. Este juego de pinball estelar se llama “fricción dinámica”, donde, a través de un intercambio de impulso, las estrellas más pesadas se segregan en el núcleo del cúmulo y las estrellas de menor masa migran a la periferia del cúmulo.

“Usamos la teoría de la evolución estelar para concluir que la mayor parte de la masa extra que encontramos estaba en forma de agujeros negros”, dijo Mamon. Otros dos estudios recientes también propusieron que los restos estelares, en particular, los agujeros negros de masa estelar, podrían poblar las regiones internas de los cúmulos globulares. “El nuestro es el primer estudio que proporciona tanto la masa como la extensión de lo que parece ser una colección de agujeros en su mayoría negros en el centro de un cúmulo globular colapsado por el núcleo”, agregó Vitral.

Los astrónomos también señalaron que este descubrimiento plantea la posibilidad de que las fusiones de estos agujeros negros apretados en cúmulos globulares puedan ser una fuente importante de ondas gravitacionales.

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