Los astrónomos que utilizan el instrumento MUSE de ESO en el Very Large Telescope en Chile han descubierto una estrella en el cúmulo NGC 3201 que se comporta de manera muy extraña. Parece estar orbitando un agujero negro invisible con aproximadamente cuatro veces la masa del Sol: elel primer agujero negro de masa estelar inactivo de este tipo encontrado en un cúmulo globular y el primero detectado directamente al detectar su atracción gravitacional.Este importante descubrimiento impacta en nuestra comprensión de la formación de estos cúmulos estelares, agujeros negros y los orígenes de los eventos de ondas gravitacionales.
Los cúmulos de estrellas globulares son enormes esferas de decenas de miles de estrellas que orbitan la mayoría de las galaxias. Se encuentran entre los sistemas estelares más antiguos conocidos del Universo y se remontan al comienzo del crecimiento y la evolución de las galaxias. Más de 150 son conocidos actualmente porpertenecer a la Vía Láctea.
Un grupo particular, llamado NGC 3201 y situado en la constelación sur de Vela The Sails, ahora se ha estudiado utilizando el instrumento MUSE en el Very Large Telescope de ESO en Chile. Un equipo internacional de astrónomos descubrió que una de las estrellas [1] en NGC 3201 se comporta de manera muy extraña: se lanza hacia atrás y hacia adelante a velocidades de varios cientos de miles de kilómetros por hora, y el patrón se repite cada 167 días [2].
El autor principal Benjamin Giesers estaba intrigado por el comportamiento de la estrella: "Estaba orbitando algo que era completamente invisible, que tenía una masa más de cuatro veces mayor que el Sol, ¡esto solo podía ser un agujero negro! ¡El primero encontrado en un globo globular!"clúster observando directamente su atracción gravitacional "
La relación entre los agujeros negros y los cúmulos globulares es importante pero misteriosa. Debido a sus grandes masas y grandes edades, se cree que estos cúmulos han producido una gran cantidad de agujeros negros de masa estelar, creados como estrellas masivas dentro de ellosexplotó y colapsó durante la larga vida útil del clúster [3] [4].
El instrumento MUSE de ESO proporciona a los astrónomos una capacidad única para medir los movimientos de miles de estrellas lejanas al mismo tiempo. Con este nuevo hallazgo, el equipo por primera vez ha podido detectar un agujero negro inactivo en el corazón deun cúmulo globular, uno que actualmente no está tragando materia y no está rodeado por un disco brillante de gas. Podrían estimar la masa del agujero negro a través de los movimientos de una estrella atrapada en su enorme atracción gravitacional [5].
A partir de sus propiedades observadas, se determinó que la estrella era aproximadamente 0,8 veces la masa de nuestro Sol, y la masa de su contraparte misteriosa se calculó en alrededor de 4,36 veces la masa del Sol, casi seguramente un agujero negro [6].
Las recientes detecciones de fuentes de radio y rayos X en cúmulos globulares, así como la detección de 2016 de señales de ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos agujeros negros de masa estelar, sugieren que estos agujeros negros relativamente pequeños pueden ser más comunes encúmulos globulares de lo que se pensaba anteriormente.
Giesers concluye: "Hasta hace poco, se suponía que casi todos los agujeros negros desaparecerían de los cúmulos globulares después de un corto tiempo y que sistemas como este ni siquiera deberían existir. Pero claramente este no es el caso: nuestro descubrimiento es el primerodetección directa de los efectos gravitacionales de un agujero negro de masa estelar en un cúmulo globular. Este hallazgo ayuda a comprender la formación de cúmulos globulares y la evolución de los agujeros negros y los sistemas binarios, vitales en el contexto de la comprensión de las fuentes de ondas gravitacionales ".
Notas
[1] La estrella encontrada es una estrella de apagado de secuencia principal, lo que significa que está al final de la fase de secuencia principal de su vida. Habiendo agotado su suministro primario de combustible de hidrógeno, ahora está en camino de convertirse en un gigante rojo.
[2] Actualmente se está llevando a cabo una gran encuesta de 25 cúmulos globulares alrededor de la Vía Láctea utilizando el instrumento MUSE de ESO con el apoyo del consorcio MUSE. Proporcionará a los astrónomos los espectros de 600 a 27 000 estrellas en cada cúmulo.el estudio incluye el análisis de la "velocidad radial" de las estrellas individuales: la velocidad a la que se alejan de la Tierra y hacia ella, a lo largo de la línea de visión del observador. Con las mediciones de velocidad radial también se pueden determinar las órbitas de las estrellascomo las propiedades de cualquier objeto masivo pueden estar orbitando.
[3] En ausencia de formación continua de estrellas, como es el caso de los cúmulos globulares, los agujeros negros de masa estelar pronto se convierten en los objetos más masivos presentes. En general, los agujeros negros de masa estelar en los cúmulos globulares son aproximadamente cuatro veces más masivoscomo las estrellas de baja masa circundantes. Las teorías recientes han concluido que los agujeros negros forman un núcleo denso dentro del cúmulo, que luego se desprende del resto del material globular. Se cree que los movimientos en el centro del cúmulo expulsan la mayoría deagujeros negros, lo que significa que solo unos pocos sobrevivirían después de mil millones de años.
[4] Los agujeros negros de masa estelar, o colapso, se forman cuando mueren estrellas masivas, colapsando bajo su propia gravedad y explotando como hipernovas poderosas. Atrás queda un agujero negro con la mayor parte de la masa de la antigua estrella,que puede variar desde unas pocas veces la masa de nuestro Sol hasta varias decenas de veces más masiva.
[5] Como ninguna luz puede escapar de los agujeros negros debido a su tremenda gravedad, el método principal para detectarlos es a través de observaciones de emisiones de radio o rayos X provenientes de material caliente a su alrededor. Pero cuando un agujero negro no esinteractuando con la materia caliente y no acumulando masa ni emitiendo radiación, como en este caso, el agujero negro está "inactivo" e invisible, por lo que se requiere otro método de detección.
[6] Debido a que el objeto no luminoso en este sistema binario no puede observarse directamente, existen explicaciones alternativas, aunque mucho menos persuasivas, de lo que podría ser. Es quizás un sistema estelar triple formado por dos estrellas de neutrones fuertemente unidas, con la estrella observada orbitando a su alrededor. Este escenario requeriría que cada estrella fuertemente unida sea al menos el doble de la masa de nuestro Sol, un sistema binario que nunca antes se había observado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ESO . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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