Los agujeros negros de masa estelar (últimos vestigios del colapso de estrellas muy masivas) encontrados en la Vía Láctea pesan hasta diez veces la masa del Sol y ciertamente no son tomados a la ligera, pero fuera de nuestra galaxia pueden ser sólo jugadores de ligas menores ya que los astrónomos han descubierto otro agujero negro con una masa de más de quince veces la del Sol. Este es uno de sólo tres objetos de este tipo descubiertos hasta ahora.
El agujero negro anunciado recientemente está en una galaxia espiral llamada NGC 300 ubicada a seis millones de años-luz de la Tierra. "Es el agujero negro de masa estelar más distante que se haya pesado y es el primero que hemos visto fuera de nuestro propio vecindario galáctico, el Grupo Local", dice Paul Crowther, Profesor de Astrofísica en la Universidad de Sheffield y autor principal del artículo que dio cuenta del estudio. La curiosa compañera del agujero negro es la estrella Wolf-Rayet, que también tiene una masa unas veinte veces superior a la del Sol. Las estrellas Wolf-Rayet están cerca del fin de sus vidas y expulsan la mayor parte de sus capas exteriores a sus alrededores antes de explotar como supernova, con sus centros implosionando para formar agujeros negros.
En 2007, un instrumento de rayos X a bordo del observatorio Swift de la NASA inspeccionó los alrededores de la fuente más brillante de rayos X en NGC 300, descubierta anteriormente con el observatorio de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea. "Registramos emisiones periódicas de rayos X extremadamente intensas, una pista de que el agujero negro podría estar merodeando el área", explica Stefania Carpano, miembro del grupo de ESA.
Gracias a las nuevas observaciones llevadas a cabo con el instrumento FORS2 instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO, los astrónomos han confirmado sus corazonadas iniciales. La nueva información muestra que el agujero negro y la estrella Wolf-Rayet bailan entre sí en un 'vals diabólico' en un período de 32 horas. Los astrónomos también descubrieron que el agujero negro está arrancando materia desde la estrella a medida que se orbitan mutuamente.
"Esta es una pareja realmente 'íntima'. Cómo se formó un sistema tan firmemente unido, aún es un misterio", señala el colaborador Robin Barnard.
Sólo se había visto un sistema de este tipo previamente, pero otros sistemas que incluyeran un agujero negro y una estrella compañera no son desconocidos para los astrónomos. Basados en estos sistemas, los astrónomos ven una conexión entre la masa del agujero negro y la química galáctica. "Nos hemos dado cuenta que los agujeros negros más masivos tienden a encontrarse en galaxias más pequeñas que contienen menos elementos químicos pesados", señala Crowther. "La galaxias más grandes que son ricas en elementos pesados, como la vía Láctea, sólo son exitosas en la producción de agujeros negros con masas más pequeñas". Los astrónomos creen que una concentración más alta de elementos químicos pesados influye en cómo evoluciona una estrella masiva, aumentando la cantidad de materia que desprende y resultando en un agujero negro más pequeño una vez que el vestigio finalmente colapsa.
En menos de un millón de años será el turno de la estrella Wolf-Rayet de transformarse en una supernova y convertirse en agujero negro. "Si el sistema sobrevive a esta segunda explosión, los dos agujeros negros se fusionarán, emitiendo abundante energía en la forma de ondas gravitacionales a medida que se combinen[1]", concluye Crowther. Sin embargo, tomará unos cuantos de miles de millones de años hasta que se fusionen realmente, tiempos mucho más extensos que la escala de tiempo humana. "No obstante, nuestro estudio muestra que dichos sistemas podrían existir y que aquéllos que ya han evolucionado en agujeros negros binarios pueden ser detectados mediante investigaciones de ondas gravitacionales, tales como -los experimentos- LIGO o Virgo".
Nota:
[1] Predicho por la teoría de la relatividad de Einstein, las ondas gravitacionales son ondas en la fábrica del tiempo y del espacio. Importantes ondas gravitacionales son generadas donde quiera que hayan variaciones extremas de fuertes campos gravitacionales con tiempo, como ocurre durante la fusión de dos agujeros negros. La detección de ondas gravitacionales, hasta ahora nunca observadas directamente, representa uno de los principales desafíos para las próximas décadas.
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