NGC 5139, Omega Centauri.

Agujero negro encontrado en el majestuoso cúmulo globular de Omega Centauri.
Visión central del cúmulo globular de Omega Centauri.

Omega Centauri ha sido conocido como un inusual cúmulo globular durante mucho tiempo. Un nuevo resultado obtenido por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA y el Observatorio Gemini revela que la explicación detrás de las peculiaridades de Omega Centauri puede estar un agujero negro escondido en su centro. Una implicación del descubrimiento es que es muy probable que Omega Centauri no sea un cúmulo globular en absoluto, sino una galaxia enana despojada de sus estrellas exteriores, como algunos científicos han sospechado durante algunos años.

La Cámara Avanzada para Sondeos del Hubble.
Un nuevo descubrimiento ha resuelto algunos de los misterios que rodean a Omega Centauri, el mayor y más brillante cúmulo globular del cielo. Las imágenes obtenidas con la Cámara Avanzada para Sondeos (ACS) a bordo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA y datos obtenidos por el espectrógrafo GMOS en el telescopio Gemini Sur en Chile muestran que Omega Centauri parece albergar un agujero negro de masa intermedia elusivo en su centro. "Este resultado demuestra que hay una gama continua de masas para los agujeros negros desde agujeros negros supermasivos pasando por agujeros negros de masa intermedia y finalmente llegamos a los pequeños tipos de agujeros negros de masa estelar", explicó la astrónoma Eva Noyola del Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre de Garching, Alemania. Líder del equipo que realizó el descubrimiento.

Omega Centauri es visible desde la Tierra a simple vista y es uno de los objetos celestiales favoritos para los astrónomos del hemisferio sur. Aunque el cúmulo está a 17.000 años luz de distancia, situado justo encima del plano de la Vía Láctea, parece casi tan grande como la Luna llena cuando el cúmulo se ve desde una zona rural oscura. Exactamente cómo debe clasificarse Omega Centauri siempre ha sido un tema polémico. Fue catalogado por primera vez en el catálogo de Ptolomeo hace casi dos mil años como una sola estrella. Edmond Halley lo reportó como una nebulosa en 1677. En la década de 1830 el astrónomo inglés John Herschel fue el primero en reconocerlo como un cúmulo globular. Ahora, más de un siglo después, este nuevo resultado sugiere que Omega Centauri no es un cúmulo globular en absoluto, sino una galaxia enana despojada de sus estrellas exteriores.

Imagen de campo amplio de Omega Centauri y alrededores
realizada con el Digital Sky Survey, DSS.
Los racimos globulares consisten en hasta un millón de viejas estrellas estrechamente unidas por la gravedad y se encuentran en las afueras de muchas galaxias incluyendo la nuestra. Omega Centauri tiene varias características que lo distinguen de otros cúmulos globulares: gira más rápido que un racimo globular sin fin, su forma es muy aplanada y consta de varias generaciones de estrellas los globulares más típicos suelen consistir en una generación de viejas estrellas.

Por otra parte, Omega Centauri es aproximadamente 10 veces más masiva que otros grandes cúmulos globulares, casi tan masiva como una pequeña galaxia. Estas peculiaridades han llevado a los astrónomos a sugerir que Omega Centauri puede no ser un cúmulo globular en absoluto, sino una galaxia enana despojada de sus estrellas exteriores por un encuentro anterior con la Vía Láctea. "Encontrar un agujero negro en el corazón de Omega Centauri podría tener implicaciones profundas para nuestra comprensión de su interacción pasada con la Vía Láctea", dijo Noyola.

Eva Noyola y sus colegas midieron los movimientos y el brillo de las estrellas en el centro de Omega Centauri. Las velocidades medidas de las estrellas en el centro están relacionadas con la masa total del grupo y fueron mucho más altas de lo esperado de la masa deducida del número y tipo de estrellas vistas. Por lo tanto, tenía que haber algo extraordinariamente masivo (e invisible) en el centro del racimo responsable de la danza de las estrellas casi con toda seguridad un agujero negro con una masa de 40.000 masas solares. "Antes de esta observación, sólo teníamos un ejemplo de un agujero negro de masa intermedia en el cúmulo globular G1, en la galaxia cercana de Andrómeda", dijo el astrónomo Karl Gebhardt de la Universidad de Texas en Austin, El equipo que realizó el descubrimiento.

Aunque la presencia de un agujero negro de masa intermedia es la razón más probable para la autopista estelar cerca del centro del racimo, los astrónomos han analizado otras causas posibles: una colección de estrellas quemadas invisibles, como enanas blancas o estrellas de neutrones que añaden masa extra, o un grupo de estrellas con órbitas alargadas que harían que las estrellas más cercanas al centro parezcan acelerar.

Imagen de Omega Centauri obtenida por el VST.
La imagen obtenida por el VST es tal vez el mejor retrato del cúmulo globular Omega Centauri obtenido hasta ahora. Omega Centauri, en la constelación de Centaurus (El Centauro), es el mayor cúmulo globular en el cielo, sin embargo la amplitud del campo de visión del VST y su poderosa cámara OmegaCAM permiten abarcar incluso las tenues regiones exteriores de este espectacular objeto. Esta imagen incluye unas 300 000 estrellas. Los datos fueron procesados utilizando el sistema VST-Tube, desarrollado por A. Grado y colaboradores del Observatorio INAF-Capodimonte.
Crédito: ESO/INAF-VST/OMEGACAM, agradecimientos: A.Grado, L. Limatola/Observatorio INAF Capodimonte 


Según Noyola estos escenarios alternativos son poco probables: "La evolución normal de un cúmulo estelar como Omega Centauri no debería terminar con las estrellas que se comportan de esa manera. Incluso si asumimos que cualquiera de los escenarios sucedió de alguna manera, ambas configuraciones se espera que sean muy cortas. Se espera que un grupo de estrellas quemadas, por ejemplo, se aleje más del centro del racimo, y para las estrellas con órbitas alargadas se espera que estas órbitas se vuelvan circulares muy rápidamente ".

Según los científicos, estos agujeros negros de masa intermedia podrían resultar ser "bebés" de agujeros negros supermasivos. "Podemos estar al borde de descubrir un mecanismo posible para la formación de agujeros negros supermasivos." Los agujeros negros de masa intermedia como este podrían ser las semillas de los agujeros negros supermasivos de tamaño completo". Los astrónomos han debatido la existencia de agujeros negros de masa intermedia porque no han encontrado evidencia fuerte para ellos y no hay un mecanismo ampliamente aceptado para cómo podrían formarse. Tienen una amplia evidencia de que pequeños agujeros negros de unas pocas masas solares se producen cuando las estrellas gigantes mueren. Hay evidencia similar de que los agujeros negros supermasivos que pesan el equivalente de millones a miles de millones de masas solares se encuentran en el corazón de muchas galaxias, incluyendo nuestra propia Vía Láctea.

El Hubble.
Los agujeros negros de masa intermedia pueden ser raros y sólo existen en galaxias enanas anteriores que han sido despojadas de sus estrellas exteriores, pero también podrían ser más comunes de lo esperado, existentes también en los centros de cúmulos globulares. Un anterior estudio de Hubble de agujeros negros supermasivos y sus galaxias de acogida mostraron una correlación entre la masa de un agujero negro y la de su huésped. Los astrónomos estiman que la masa de la galaxia enana que podría haber sido el precursor de Omega Centauri fue de aproximadamente 10 millones de masas solares. Si las galaxias de masa más baja obedecen la misma regla que las galaxias más masivas que albergan agujeros negros supermasivos, entonces la masa de Omega Centauri coincide con la de su agujero negro.

El equipo utilizará el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Paranal, Chile para realizar observaciones de seguimiento de la velocidad de las estrellas cerca del centro del racimo para confirmar el descubrimiento.

Notas.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.

El hallazgo será publicado en el número del 10 de abril de la Revista Astrofísica en un artículo titulado "Telescopio Espacial de Géminis y Hubble Evidencia de un agujero negro de masa intermedia en Omega Centauri" por Eva Noyola (Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania y Universidad de Texas , EE.UU.), Karl Gebhardt (Universidad de Texas) y Marcel Bergmann (Observatorio Gemini).

Crédito de la imagen: 
NASA, ESA, y el equipo de la herencia de Hubble (STScI / AURA)
Agradecimiento: A. Cool (Universidad Estatal de San Francisco) y J. Anderson (STScI)

Publicado en Hubble el 2 de abril del 2008.

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