Hubble y Webb detectan agujero negro con una órbita de 94 años

Astrónomos han identificado el primer agujero negro de masa estelar en Omega Centauri, uno de los cúmulos globulares más grandes y densos de la Milky Way, tras 20 años buscando la población de tales objetos que el cúmulo había predicho desde hace tiempo. El descubrimiento, publicado en The Astrophysical Journal Letters, se apoyó en más de dos décadas de datos de archivo del NASA Hubble Space Telescope, refinados con observaciones del James Webb Space Telescope.

Omega Centauri contiene aproximadamente 10 million estrellas unidas por la gravedad. Estudios previos con Hubble habían insinuado un posible agujero negro de masa intermedia en el centro del cúmulo, mientras que los modelos también predijeron alrededor de 10,000 agujeros negros de masa estelar más pequeños dejados por estrellas masivas que terminaron sus vidas como supernovas.

Búsquedas anteriores no habían dado resultados. Esos esfuerzos rastrearon principalmente las velocidades a lo largo de la línea de visión de las estrellas o buscaron emisión en rayos X y radio procedente de materia cayendo en un agujero negro.

El objeto recién identificado, oMEGACat BH-2, se encontró mediante astrometría, que mide pequeños desplazamientos en la posición de una estrella a lo largo de largos períodos. Los investigadores siguieron una estrella compañera visible a unos 18,000 años luz de la Tierra y descubrieron que orbita un objeto masivo no visible. El movimiento descarta explicaciones ordinarias y apunta a un agujero negro.

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Usando imágenes de Hubble desde 2002 hasta 2023 más datos infrarrojos de Webb, el equipo refinó las estimaciones de masa del sistema. La estrella visible tiene unas 0.78 masas solares, mientras que su compañera invisible tiene 4.46 masas solares. Eso es demasiado masivo para ser una estrella de neutrones, pero aún más ligero de lo esperado para el entorno pobre en elementos pesados de Omega Centauri.

Órbita y formación

Lo más llamativo es la órbita: la estrella tarda 94 años en completar una revolución alrededor del agujero negro, el periodo orbital más largo conocido para un sistema binario con agujero negro. Según los investigadores, es probable que la pareja no se formara junta. En cambio, el agujero negro y la estrella podrían haberse encontrado más tarde dentro del denso cúmulo mediante interacciones dinámicas con otras estrellas.

El equipo afirma que estudiar sistemas como este podría afinar los modelos de formación de agujeros negros y la creación de sistemas binarios que más adelante podrían convertirse en fuentes de ondas gravitacionales cuando se fusionen. Los investigadores ahora planean seguir buscando objetos similares en Omega Centauri y en otros cúmulos globulares, y esperan que futuras observaciones del Nancy Grace Roman Space Telescope ayuden mediante imágenes regulares y de alta resolución de las regiones densas de la galaxia.