El Hubble descubre el primero de los agujeros negros que faltaban en el cúmulo estelar
El enorme cúmulo globular Omega Centauri ha desconcertado a los astrónomos durante décadas. Debería estar repleto de agujeros negros remanentes de estrellas que han explotado, pero la evidencia de su existencia es escasa. Ahora, astrónomos que utilizan datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA y observaciones complementarias del Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA han localizado finalmente su primer agujero negro de masa estelar en este cúmulo. El descubrimiento del primero de esta población de agujeros negros faltantes ayudará a refinar las teorías actuales sobre la formación de agujeros negros en entornos como Omega Centauri.
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| Omega Centauri es visible desde la Tierra a simple vista y es uno de los objetos celestes favoritos de los astrónomos del hemisferio sur. Aunque el cúmulo se encuentra a 17 700 años luz de distancia, justo por encima del plano de la Vía Láctea, parece casi tan grande como la Luna llena cuando se observa desde una zona rural oscura. La clasificación exacta de Omega Centauri ha evolucionado con el tiempo, a medida que nuestra capacidad para estudiarlo ha mejorado. Apareció por primera vez en el catálogo de Ptolomeo hace casi dos mil años como una sola estrella. Edmond Halley lo describió como una nebulosa en 1677, y en la década de 1830 el astrónomo inglés John Herschel fue el primero en reconocerlo como un cúmulo globular. Omega Centauri consta de aproximadamente 10 millones de estrellas unidas gravitacionalmente. [ Descripción de la imagen: Un cúmulo globular, que aparece como una colección muy densa y numerosa de estrellas brillantes. Algunas parecen un poco más grandes y brillantes que otras, y la mayoría de las estrellas se ven azules y naranjas. Están dispersas de forma bastante uniforme, pero en el centro se agrupan cada vez más densamente y se fusionan en un brillo más intenso en el núcleo del cúmulo.] Crédito: ESA/Hubble y NASA, M. Häberle (MPIA) |
Omega Centauri está compuesto por 10 millones de estrellas ligadas gravitacionalmente. Si bien la comunidad astronómica ya había encontrado evidencia con el Hubble de que un agujero negro de masa intermedia acecha en su centro, los modelos sugieren que este cúmulo estelar debería contener alrededor de 10 000 agujeros negros más pequeños, de masa estela . Esta notable población de agujeros negros ha eludido la detección en estudios anteriores, que utilizaron el método de velocidad radial [1] o buscaron emisiones de radio y rayos X de material que cae sobre los agujeros negros.
Un nuevo descubrimiento presenta un enfoque diferente, conocido como astrometría [2] , para medir los movimientos muy pequeños de las estrellas a lo largo del tiempo. Al examinar más de 20 años de datos de archivo del Hubble y utilizar datos recientes del Webb para refinar aún más las mediciones astrométricas, el equipo localizó una estrella que orbita un objeto invisible tan masivo que debe ser un agujero negro. Bautizado como oMEGACat BH-2, es el primer agujero negro de masa estelar detectado dentro de Omega Centauri, y posee algunas características sorprendentes. oMEGACat BH-2 tiene una masa menor de lo esperado y, junto con su compañera estelar visible, el dúo de agujero negro-estrella tiene el período orbital más largo de cualquier sistema binario de agujero negro conocido hasta la fecha.
Los hallazgos del equipo se publicaron en The Astrophysical Journal Letters.
«Con los datos del Hubble y el Webb, pudimos observar el movimiento de la estrella visible de la secuencia principal [3] que forma parte de este sistema binario, situado a unos 18 000 años luz de distancia en el denso entorno de Omega Centauri», declaró el autor principal del artículo, Matthew Whitaker, de la Universidad de Utah, Salt Lake City, Estados Unidos. «La precisión de estas mediciones es increíble, hasta una fracción de píxel en los detectores del Hubble y el Webb. No habría sido posible encontrar este agujero negro sin estos dos telescopios espaciales».
Los hallazgos del equipo perfeccionan un estudio anterior realizado por otro grupo de científicos que sugería que este sistema binario incluía una estrella de neutrones. Al ampliar el análisis de los datos del Hubble para incluir mediciones astrométricas desde 2002 hasta 2023, e incorporar datos del infrarrojo cercano del Webb para mejorar la precisión, el equipo liderado por la Universidad de Utah pudo determinar con mayor exactitud la masa de la compañera oscura de la estrella visible, descartando así la posibilidad de que se tratara de una estrella de neutrones.
“Si bien ya sabíamos que la estrella tenía 0,78 masas solares, ahora podemos calcular la masa del agujero negro, que es de 4,46 masas solares y, por lo tanto, demasiado pesada para ser una estrella de neutrones. Sin embargo, su masa es en realidad mucho menor de lo que se esperaría en un entorno pobre en metales como Omega Centauri. Esto es sorprendente y emocionante”, dijo Anil Seth de la Universidad de Utah, coautor del estudio. “Ahora sabemos que una estrella pobre en metales debería ser capaz de formar un agujero negro como este, y necesitamos averiguar cómo sucede. Esta detección está proporcionando algunos datos a quienes realizan este tipo de modelos”. Un descubrimiento largamente esperado
Basándose en los datos precisos del Hubble y el Webb, el equipo pudo trazar la trayectoria de la estrella durante más de 20 años, lo que afortunadamente coincidió con su máximo acercamiento a su compañero agujero negro, cuando se desplazaba a mayor velocidad por el cielo. A partir de estos extensos datos, el equipo determinó que la estrella visible orbita alrededor de oMEGACat BH-2 una vez cada 94 años, lo que la convierte en el sistema binario de agujeros negros de período más largo conocido hasta la fecha.
Su largo período orbital también da una pista sobre el origen de este sistema binario. Probablemente se formó dinámicamente, lo que significa que la estrella y su agujero negro compañero no comenzaron juntos, sino que se encontraron en este cúmulo. Los investigadores calcularon que un sistema como oMEGACat BH-2 sobrevivirá menos de mil millones de años antes de ser destruido por encuentros con estrellas cercanas, un período mucho más corto que la edad del cúmulo (aproximadamente 12 mil millones de años).
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| Aunque los modelos sugieren que el cúmulo estelar globular Omega Centauri debería contener aproximadamente 10.000 agujeros negros de masa estelar, la evidencia observacional de su existencia ha sido escasa. Un equipo de astrónomos rastreó recientemente la posición de las estrellas en el cielo durante más de 20 años utilizando un sólido conjunto de datos multimisión que incluye datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, así como datos recientes del Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA. Basándose en su análisis, el equipo científico detectó una estrella visible de la secuencia principal orbitando un agujero negro de masa estelar. Denominado oMEGACat BH-2, este es el primer agujero negro de masa estelar descubierto en Omega Centauri. Su descubrimiento suscita numerosas preguntas sobre la física y la formación de agujeros negros de masa estelar dentro de cúmulos estelares globulares, y refuerza la necesidad de realizar estudios de seguimiento de Omega Centauri e investigaciones en entornos similares. [ Descripción de la imagen : Imagen del Hubble del cúmulo globular Omega Centauri, que parece un campo estelar de alta densidad. Algunas estrellas se ven un poco más grandes y brillantes que otras, y la mayoría son azules, naranjas y amarillas. Están dispersas de forma bastante uniforme, como granos de arena. Hacia el centro, se van acercando gradualmente, creando una zona más luminosa en el núcleo del cúmulo globular. Un pequeño recuadro rojo se encuentra cerca del centro. Este recuadro se conecta con un recuadro desplegable en la esquina superior derecha, que muestra el área delimitada con mayor detalle. Entre las estrellas azules y naranjas hay un pequeño punto azul blanquecino resaltado por un pequeño círculo rojo.] Crédito: ESA/Hubble y NASA, M. Häberle (MPIA) |
"Es importante comprender las poblaciones de agujeros negros en los cúmulos globulares porque existe incertidumbre sobre su física y formación”, dijo Seth. “Más específicamente, comprender el proceso de formación de agujeros negros y luego la formación dinámica de sistemas binarios es vital, porque afecta nuestra capacidad para interpretar y comprender los eventos de ondas gravitacionales. Entornos como Omega Centauri son los principales lugares donde creemos que los sistemas binarios se fusionan y crean estas ondas”.
El descubrimiento del agujero negro de masa estelar oMEGACat BH-2 por parte del equipo, utilizando el conjunto de datos del Hubble-Webb, es solo el comienzo de la búsqueda de estas esquivas poblaciones de agujeros negros en cúmulos estelares globulares.
«Este nuevo descubrimiento subraya el inmenso valor histórico del archivo del Telescopio Espacial Hubble», declaró Maximilian Häberle, investigador postdoctoral del Observatorio Europeo Austral, quien dirigió la reducción de datos del Hubble y el Webb. «Representa el segundo gran avance de nuestro reanálisis astrométrico oMEGACat, tras la confirmación del agujero negro de masa intermedia en Omega Centauri».
Notas
[1] Componente de la velocidad del movimiento de un objeto que se aleja o se acerca a un observador. Al observar los desplazamientos Doppler en las líneas espectrales, los astrónomos pueden calcular la velocidad radial y determinar la rapidez con la que los objetos se alejan o se acercan a nosotros. La medición de estos desplazamientos en la luz de una estrella puede revelar la presencia de exoplanetas y enanas marrones orbitándola.
[2] La astrometría mide la ubicación y los movimientos precisos de las estrellas a lo largo del tiempo. La órbita de un planeta puede hacer que una estrella oscile en el espacio en relación con las estrellas cercanas en el cielo.
[3] Una estrella normal se forma a partir de un cúmulo de polvo y gas en una región de formación estelar. A lo largo de cientos de miles de años, el cúmulo gana masa, comienza a girar y se calienta. Cuando el núcleo del cúmulo alcanza millones de grados, comienza la fusión nuclear. Este proceso ocurre cuando dos protones, los núcleos de los átomos de hidrógeno, se fusionan para formar un núcleo de helio. La fusión libera energía que calienta la estrella, creando una presión que contrarresta la fuerza de su gravedad. Así nace una estrella. Los científicos llaman estrella de secuencia principal a una estrella que está fusionando hidrógeno en helio en su núcleo. Las estrellas de secuencia principal constituyen alrededor del 90 % de la población estelar del universo. Varían en luminosidad, color y tamaño —desde una décima parte hasta 200 veces la masa del Sol— y viven desde millones hasta miles de millones de años.
Más información
El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
Crédito de imagen: ESA/Hubble y NASA, M. Häberle (MPIA), J. DePasquale (STScI)
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Directora de Comunicación Científica de ESA/Hubble/Webb.
Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org
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Correo electrónico: media@esa.int
Christine Pulliam
Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial.
Correo electrónico: cpulliam@stsci.edu
Publicado en ESA/Hubble el 13 de julio del 2026, enlace publicación.
