En el cúmulo globular más cercano, el telescopio espacial Hubble ha dado con la mejor prueba hasta la fecha de la existencia de una clase de agujeros negros bastante esquiva: el agujero negro de tamaño medio.
Así lo informa la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. En la revista, los científicos presentan un agujero negro candidato que se cree que reside en el cúmulo globular más cercano a la Tierra: M4.
Este cúmulo globular se encuentra a unos 6000 años luz de nosotros y, según las observaciones del Hubble (complementadas con observaciones del telescopio espacial Gaia), podría albergar un agujero negro unas 800 veces más pesado que nuestro Sol. Con semejante masa, el agujero negro podría contarse entre los agujeros negros de masa media (ver recuadro).
¿Pequeños, grandes… y medianos?
Casi todos los agujeros negros descubiertos hasta la fecha pueden dividirse en dos categorías: los pequeños y los supergrandes. Los pequeños son varias veces más pesados que nuestro Sol y se forman cuando las estrellas explotan. Se calcula que solo en nuestra Vía Láctea hay unos 100 millones de estos agujeros negros pequeños. Además, hay otro agujero negro en el corazón de la Vía Láctea, que es unas 4,15 millones de veces más pesado que nuestro Sol. Se trata de un agujero negro supermasivo. Hay innumerables en el universo, normalmente en el corazón de las galaxias, y algunos pesan miles de millones de masas solares. Desde hace tiempo se sospecha que, además de estos agujeros negros pequeños y supermasivos, también existen agujeros negros entre cien y cien mil veces más pesados que nuestro Sol, es decir, una especie de agujeros negros de tamaño medio. Sin embargo, ha resultado bastante difícil encontrar pruebas convincentes de ello.
Investigaciones anteriores
No es la primera vez que los investigadores tropiezan con un candidato a agujero negro de peso medio. En 2009 y 2020, el telescopio espacial Hubble ya nos señaló dos candidatos, designados HLX-1 y 3XMM J215022.4-055108, respectivamente. Ambos candidatos residen en los bordes de otras galaxias y se sospecha que alguna vez estuvieron en el centro de galaxias enanas. Pero también se han descubierto agujeros negros candidatos de masa media más cerca de casa. Por ejemplo, en el mayor cúmulo globular de nuestra Vía Láctea: Omega Centauri. Pero para todos estos candidatos (en parte debido a la falta de datos) los investigadores aún no han conseguido confirmar realmente su existencia.
Nueva búsqueda
Razón suficiente para que los investigadores, con la ayuda del Hubble, busquen de nuevo un agujero negro de tamaño medio. Y esta vez han puesto sus miras en Messier 4.
“No se puede hacer este tipo de investigación sin el Hubble”, señala el investigador Eduardo Vitral. El telescopio espacial existe desde hace tiempo y ha observado Messier 4 durante bastante tiempo, por lo que los investigadores pudieron aprovechar unos 12 años de datos.
Cabe señalar que la búsqueda de un agujero negro no es fácil. Nada, ni siquiera la luz, puede escapar a las garras de un agujero negro. Por ello, los agujeros negros son completamente oscuros y, por tanto, invisibles. Pero los investigadores pueden deducir su existencia a partir de la influencia que el agujero negro (con su enorme gravedad) ejerce sobre las estrellas circundantes. Sin embargo, para ello es necesario cartografiar con gran precisión el movimiento de esas estrellas y observarlas durante largos periodos de tiempo. De ahí el valor de que el Hubble observe M4 durante bastante tiempo. Sin embargo, los investigadores también recurrieron al telescopio espacial Gaia. Lanzado en 2013, fue diseñado para cartografiar la posición y el movimiento de las estrellas.
¿40 agujeros negros congestionados?
En conjunto, los telescopios espaciales proporcionan pruebas bastante convincentes de que en m4 se esconde un agujero negro de masa media. “Estamos seguros de haber encontrado una región muy pequeña con una gran masa concentrada”, afirma vitral. Otras explicaciones para una masa concentrada tan grande en un espacio tan pequeño (como un conjunto de agujeros negros, estrellas de neutrones y enanas blancas) no se sostienen. “Estas no son capaces de formar una masa tan compacta”. Para que te hagas una idea: si la masa concentrada no fuera un agujero negro de tamaño medio, sino 40 agujeros negros pequeños, esos 40 agujeros negros tendrían que estar hacinados en un espacio de solo 1 año luz de ancho. Se trata de una situación insostenible, ya que entonces los agujeros negros estarían condenados a fusionarse o a afectarse mutuamente con su gravedad hasta tal punto que saldrían despedidos.
La batalla de los bordes
Aunque los investigadores afirman haber dado con la prueba más convincente de la existencia de agujeros negros de densidad media en M4, aún mantienen un pequeño titubeo. “Aunque no podemos confirmar del todo que se trate de un centro de gravedad central, sí podemos demostrar que es muy pequeño. Es demasiado pequeño para ser explicado por otra cosa que no sea un único agujero negro. Pero es posible que aquí esté en juego algún otro mecanismo estelar que simplemente aún desconocemos”.
Así pues, los indicios son claros. Pero aún falta algún tiempo para obtener pruebas fehacientes. “En ciencia, rara vez se descubren cosas nuevas en un solo momento”, subraya el investigador Timo Prusti. “Se trata de estar cada vez más seguro de la conclusión paso a paso. Y esto (este descubrimiento) podría acercarnos un paso más a la conclusión de que existen agujeros negros de tamaño medio”. Más observaciones (desde el Hubble, pero también desde el telescopio espacial James Webb y Gaia) parecen un siguiente paso lógico por ahora.