*Científicos pudieron detectar por primera vez, restos estelares, que consisten en pedazos de agujeros negros que viajan a través del espacio y son atraídos hacia el centro de la Vía Láctea.

*Franz Bauer, astrónomo del centro CATA, quien participó de la investigación, relata a PAR Explora de CONICYT O’Higgins, la importancia de este hallazgo.

Texto: PAR Explora de CONICYT O’Higgins/ Carla Morales V.
Fotografías: Centro CATA e Instituto Milenio de Astrofísica

Si existen cementerios de personas, de mascotas, de elefantes, ¿por qué no pensar que las estrellas también tienen su propio cementerio? Este lugar existe en el centro de la Vía Láctea, y está conformado por un agujero negro supermasivo y miles de agujeros negros más pequeños, que interactúan entre sí.
Astrónomos de la Universidad de Columbia, liderados por el astrofísico Chuck Hailey, pudieron demostrar por primera vez lo que sólo era una teoría, trabajando al menos dos años con datos de archivo del Observatorio Especial de Rayos X Chandra (satélite de la NASA). «A density cusp of quiescent X-ray binaries in the central parsec of the Galaxy» es el título del artículo que fue publicado en la revista Nature, que explica sus resultados.

PAR Explora de CONICYT O’Higgins conversó con uno de los astrónomos que participaron de este hallazgo, el Dr. en Astronomía Franz Bauer, investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), del Instituto Milenio de Astrofísica y académico de la P. Universidad Católica, quien comenta de la importancia de este hecho: “Nuestras observaciones ayudarán a concentrar más interés en la región central galáctica, buscar más agujeros negros y estudiar con más detalle los objetos que descubrimos. Esto también puede ayudar a comprender mejor las señales de ondas gravitacionales que podemos (eventualmente) detectar desde el centro galáctico”.

CEMENTERIO ESTELAR
Según el sitio web de National Geographic, estrellas masivas (al menos 10 a 15 veces más grandes que nuestro sol) al finalizar su vida se convierten en un agujero negro (después de la explosión de una supernova) que, como explica el investigador: “Es una región del espacio donde la densidad es tan grande, aproximadamente infinito, que ninguna fuerza física conocida puede vencer la gravedad. Como consecuencia, ninguna materia o energía (luz) puede escapar”.

En el centro de nuestra galaxia (Vía Láctea), hay una estructura mayor llamada Sagittarius A, un halo de gas y polvo, materia prima para las nuevas estrellas que se están formando. Y a la vez, en su centro, está el agujero negro supermasivo Sagittarius A* (Sgr A*), lugar donde se encuentra el “cementerio”.

Se habla de «cementerio» de restos estelares, ya que “a través de interacciones gravitacionales entre objetos celestes en nuestra galaxia, esperamos que objetos más masivos se muevan gradualmente hacia el centro (esto se conoce como la teoría de la segregación de masas). Aunque se pueden crear agujeros negros estelares en cualquier parte de la Vía Láctea, tras el paso de largos períodos de tiempo se hundirán efectivamente hacia el centro. Una vez allí, tienen gran dificultad para ganar la velocidad suficiente para salir, por lo tanto, el centro de nuestra galaxia se convertirá en su lugar de descanso permanente, un cementerio de agujero negro”, comenta el experto.

Así como los agujeros negros, algunas nubes de gas eventualmente caerán al centro también, y cuando lo hagan, serán triturados y orbitarán en torno a Sgr A*. La región de mayor influencia gravitacional alrededor de este agujero negro, agrega el investigador, no es tan grande, aproximadamente la distancia entre nuestro Sol y la estrella vecina más cercana Próxima Centauri, pero podemos decir que es «especial» principalmente porque se encuentra en el centro de la Vía Láctea y tiene una gran masa.

Si bien la mayoría de los agujeros negros ‘atrapados’ permanecen aislados, algunos se unen a una estrella cercana, formando un ‘binario estelar’, que es un sistema compuesto por dos objetos con masas similares a las de nuestro Sol.

AGUJEROS NEGROS ¿SUPERMASIVOS?

Como explica el astrónomo, los agujeros negros se han observado hasta ahora en dos tamaños: «pequeños» con masas aproximadamente iguales a la masa de nuestro Sol (más genéricamente, estelar); y «grandes» con masas de 10,000 a 10,000,000 veces la masa de nuestro Sol (o supermasivo). Pero se cree que pueden existir otros tipos de agujeros negros: «intermedios» entre estelares y supermasivos, e hipotéticos «minis» (o «micros», o «cuánticos»).

Los agujeros negros supermasivos y estelares (o ‘pequeños’) interactúan a través de la fuerza de la gravedad, de la misma manera que el Sol y la Tierra interactúan. “La única diferencia posible es que debido a las altas densidades de los agujeros negros, tienen el potencial de emitir mucha radiación de ondas gravitacionales, que recientemente comenzamos a detectar”, indica el astrónomo.

Como dato anexo, y para tranquilidad de los estudiantes que han hecho llegar sus preguntas al PAR Explora regional, no existe la posibilidad de que un agujero negro se ‘trague’ nuestro planeta. “Esto se debe al efecto de la inversa de la distancia al cuadrado de la gravedad. Por ejemplo, un libro de 1 kg en tu mano tiene una influencia gravitacional más fuerte en tu cuerpo que Sgr A * en el centro galáctico. Por lo tanto, incluso si existe un agujero negro estelar en el vecindario estelar, su región de influencia será relativamente pequeña. Tendría que pasar muy cerca de la Tierra antes de que nos ‘traguen’”, asevera Bauer.

ESTUDIO

El astrónomo comenta que para identificar los agujeros, a través de la banda de rayos X (recordemos que los datos se obtuvieron de del Observatorio Especial de Rayos X Chandra), los agujeros negros estelares deben tener una estrella compañera binaria que orbita y descarga el gas sobre ellos (binario estelar). Se cree que sólo una pequeña fracción de los agujeros negros estelares tienen tales compañeros.

“Así, a través de argumentos teóricos, estimamos una probabilidad muy pequeña de que un agujero negro singular capture una estrella para convertirse en un binario (estelar). La cantidad final de binarios depende del número total de agujeros negros individuales y del número conocido de estrellas. De esta manera, podemos estimar el número total (pero hay grandes incertidumbres)” explica.

A lo que añade “anteriormente, esperábamos una población de agujeros negros según nuestro conocimiento de la evolución estelar. Sin embargo, no habíamos visto ninguno de ellos y por lo tanto sus números eran más inciertos aún”.

Respecto del comportamiento de los agujeros negros en otras galaxias; Franz indica que los instrumentos actuales no tienen la suficiente resolución espacial como para hacer un estudio similar, sin embargo, suponiendo que nuestra galaxia no sea única, se cree que las galaxias masivas como la Vía Láctea también deberían tener cementerios similares en sus centros.

Glosario (Mg Astronomía Fernando Cortés y Dr. en Astronomía Franz Bauer)

Estrella: objeto celeste que brilla con luz propia, debido a reacciones termonucleares.

Galaxia: agrupación de estrellas y cuerpos celestes, entre otros objetos estelares, concentrada en una región por efecto de la gravedad. Constituye una estructura del Universo.

Vía Láctea: Galaxia en la cual se encuentra el sistema solar, es de tipo espiral barrada (posee una banda central de estrellas brillantes que abarca de un lado a otro de la galaxia) y contiene más de 200 mil millones de estrellas.

Agujero Negro: región del espacio donde la densidad es tan grande, aproximadamente infinito, que ninguna fuerza física conocida puede vencer a la gravedad. Como consecuencia, ninguna materia o energía (luz) puede escapar.

Binario Estelar: sistema compuesto por dos objetos con masas similares a las de nuestro Sol. Los dos objetos podrían ser cualquiera de los siguientes: agujeros negros, estrellas de neutrones, enanas blancas o estrellas.

Ondas Gravitacionales: así como las ondas del agua o del sonido dejan una “huella” que podemos medir; de la misma manera, la interacción de la fuerza de gravedad de objetos celestes muy masivos, generan ondas gravitacionales sobre el “espacio-tiempo” que podemos percibir con diversos instrumentos.

Banda de Rayos X: parte del espectro electromagnético que es de alta energía, gracias al cual, podemos estudiar zonas de gas de altísimas temperaturas de estructuras del universo.