Los agujeros negros que deambulan por nuestra galaxia nacen de estrellas raras y monstruosas (menos de una milésima parte de la población estelar de la galaxia) que son al menos 20 veces más masivas que nuestro Sol. Estas estrellas explotan como supernovas y el núcleo remanente es aplastado por la gravedad en un agujero negro. Debido a que la autodetonación no es perfectamente simétrica, el agujero negro puede recibir una patada y atravesar nuestra galaxia como una bala de cañón.

Los telescopios no pueden fotografiar un agujero negro descarriado porque no emite luz. Sin embargo, un agujero negro deforma el espacio, que luego desvía y amplifica la luz de las estrellas de cualquier cosa que momentáneamente se alinee exactamente detrás de él.

Los telescopios terrestres, que monitorean el brillo de millones de estrellas en los ricos campos de estrellas hacia la protuberancia central de nuestra Vía Láctea, buscan un brillo repentino revelador de uno de ellos cuando un objeto masivo pasa entre nosotros y la estrella. Luego, el Hubble hace un seguimiento de los eventos de este tipo más interesantes.

Dos equipos utilizaron datos del Hubble en sus investigaciones: uno dirigido por Kailash Sahu del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland; y el otro por Casey Lam de la Universidad de California, Berkeley. Los resultados de los equipos difieren ligeramente, pero ambos sugieren la presencia de un objeto compacto.

La deformación del espacio debido a la gravedad de un objeto en primer plano que pasa por delante de una estrella situada muy por detrás doblará y amplificará momentáneamente la luz de la estrella de fondo cuando pase por delante de ella. Los astrónomos usan el fenómeno, llamado microlente gravitacional, para estudiar estrellas y exoplanetas en los aproximadamente 30 000 eventos vistos hasta ahora dentro de nuestra galaxia.

La firma de un agujero negro en primer plano se destaca como única entre otros eventos de microlente. La gravedad muy intensa del agujero negro extenderá la duración del evento de lente por más de 200 días. Además, si el objeto intermedio fuera una estrella en primer plano, causaría un cambio de color transitorio en la luz de la estrella medida porque la luz de las estrellas de primer plano y de fondo se mezclarían momentáneamente. Pero no se vio ningún cambio de color en el evento del agujero negro.

A continuación, se utilizó Hubble para medir la cantidad de desviación de la imagen de la estrella de fondo por parte del agujero negro. Hubble es capaz de lograr la extraordinaria precisión necesaria para tales mediciones. La imagen de la estrella se desplazó de donde normalmente estaría alrededor de un milisegundo de arco. Eso es equivalente a medir el diámetro de una moneda de 25 centavos en Los Ángeles vista desde la ciudad de Nueva York.

Esta técnica de microlente astrométrica proporcionó información sobre la masa, la distancia y la velocidad del agujero negro. La cantidad de desviación por la intensa deformación del espacio del agujero negro permitió al equipo de Sahu estimar que pesa siete masas solares.

El equipo de Lam informa de un rango de masa ligeramente inferior, lo que significa que el objeto puede ser una estrella de neutrones o un agujero negro. Estiman que la masa del objeto compacto invisible es entre 1,6 y 4,4 veces la del Sol. En el extremo superior de este rango, el objeto sería un agujero negro; en el extremo inferior, sería una estrella de neutrones.

"Por mucho que nos gustaría decir que definitivamente es un agujero negro, debemos informar todas las soluciones permitidas. Esto incluye agujeros negros de menor masa y posiblemente incluso una estrella de neutrones", dijo Jessica Lu del equipo de Berkeley.

"Sea lo que sea, el objeto es el primer remanente estelar oscuro descubierto vagando por la galaxia, sin estar acompañado por otra estrella", agregó Lam.

Esta fue una medida particularmente difícil porque hay una estrella brillante, no relacionada, que está extremadamente cerca en separación angular a la estrella fuente. "Así que es como tratar de medir el pequeño movimiento de una luciérnaga junto a una bombilla de luz brillante", dijo Sahu. "Tuvimos que restar meticulosamente la luz de la estrella brillante cercana para medir con precisión la desviación de la fuente débil".

El equipo de Sahu estima que el agujero negro aislado viaja a través de la galaxia a 100 000 millas por hora, o 160 000 kilómetros por hora (lo suficientemente rápido como para viajar de la Tierra a la Luna en menos de tres horas). Eso es más rápido que la mayoría de las otras estrellas vecinas en esa región de nuestra galaxia.

"La microlente astrométrica es conceptualmente simple pero observacionalmente muy difícil", dijo Sahu. "La microlente es la única técnica disponible para identificar agujeros negros aislados". Cuando el agujero negro pasó frente a una estrella de fondo ubicada a 19.000 años luz de distancia en el bulto galáctico, la luz de la estrella que venía hacia la Tierra se amplificó durante 270 días a medida que pasaba el agujero negro. Sin embargo, tomó varios años de observaciones del Hubble para seguir cómo la posición de la estrella de fondo parecía ser desviada por la curvatura de la luz por el agujero negro de primer plano.

La existencia de agujeros negros de masa estelar se conoce desde principios de la década de 1970, pero todas sus mediciones de masa, hasta ahora, se han realizado en sistemas estelares binarios. El gas de la estrella compañera cae en el agujero negro y se calienta a temperaturas tan altas que emite rayos X. Aproximadamente dos docenas de agujeros negros han medido sus masas en binarios de rayos X a través de su efecto gravitacional sobre sus compañeros. Las estimaciones de masa oscilan entre 5 y 20 masas solares. Los agujeros negros detectados en otras galaxias por ondas gravitacionales de fusiones entre agujeros negros y objetos compañeros han llegado a tener 90 masas solares.

"Las detecciones de agujeros negros aislados proporcionarán nuevos conocimientos sobre la población de estos objetos en nuestra Vía Láctea", dijo Sahu. Pero es una búsqueda de aguja en un pajar. La predicción es que solo uno de cada cientos de eventos de microlente es causado por agujeros negros aislados.

El próximo telescopio espacial romano Nancy Grace de la NASA descubrirá varios miles de eventos de microlente, de los cuales se espera que muchos sean agujeros negros, y las desviaciones se medirán con una precisión muy alta.

En un artículo de 1916 sobre relatividad general, Albert Einstein predijo que su teoría podría probarse observando la gravedad del Sol compensando la posición aparente de una estrella de fondo. Esto fue probado por una colaboración dirigida por los astrónomos Arthur Eddington y Frank Dyson durante un eclipse solar el 29 de mayo de 1919. Eddington y sus colegas midieron una estrella de fondo compensada por 2 segundos de arco, validando las teorías de Einstein. Estos científicos difícilmente podrían haber imaginado que más de un siglo después, esta misma técnica se usaría, con una precisión inimaginable de mil veces mejor, para buscar agujeros negros en la galaxia.

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, está encantada. El vasto abismo de espacio entre las estrellas está surcado por los restos muertos, quemados y aplastados de estrellas que alguna vez fueron gloriosas. Estos agujeros negros no se pueden ver directamente porque su intensa gravedad se traga la luz. Al igual que los fantasmas errantes legendarios, su presencia solo se puede deducir al ver cómo afectan el entorno que los rodea.
Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Productor principal: Paul Morris

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, DC

Imagen del banner: leyenda de la ilustración del agujero negro:

Esta es una ilustración de un primer plano de un agujero negro que se desplaza a través de nuestra galaxia, la Vía Láctea. El agujero negro es el remanente aplastado de una estrella masiva que explotó como una supernova. El núcleo sobreviviente tiene varias veces la masa de nuestro Sol. El agujero negro atrapa la luz debido a su intenso campo gravitatorio. El agujero negro distorsiona el espacio que lo rodea, lo que distorsiona las imágenes de las estrellas de fondo alineadas casi directamente detrás de él. Este efecto de "lente" gravitacional ofrece la única evidencia reveladora de la existencia de agujeros negros solitarios que vagan por nuestra galaxia, que puede tener una población de 100 millones. El telescopio espacial Hubble busca estos agujeros negros buscando distorsión en la luz de las estrellas a medida que los agujeros negros se desplazan frente a las estrellas de fondo. Crédito de la ilustración: FECYT, IAC

Contactos con los medios:

Claire Andreoli
Centro de vuelo espacial  Goddard
de la NASA 301-286-1940


Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial Ray Villard , Baltimore, Maryland

Contacto científico:


Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial Kailash Sahu , Baltimore, Maryland

Comunicado de UC Berkeley Comunicado de
ESA/Hubble

Última actualización: 10 de junio de 2022
Montaje: Andrea Gianopoulos