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Gaia descubre una nueva ‘familia’ de agujeros negros

Un equipo de astrónomos estudió las órbitas de las estrellas rastreadas por Gaia para descubrir un nuevo tipo de agujeros negros... realmente negros.

04 abril 2023

Gracias a los datos de la misión Gaia de la ESA, los astrónomos han descubierto recientemente no sólo el agujero negro más cercano a la Tierra, sino también el segundo. Los agujeros negros Gaia BH1 y Gaia BH2 se encuentran respectivamente a sólo 1560 años-luz de La Tierra en dirección a la constelación de Ofiuco y a 3800 años-luz en la constelación de Centauro. En términos galácticos, estos agujeros negros residen en nuestro ‘patio trasero cósmico’. 

Los dos agujeros negros se descubrieron estudiando el movimiento de sus estrellas compañeras. Un extraño ‘balanceo’ en el movimiento de las estrellas en el cielo indicó que estaban orbitando alrededor de un objeto muy masivo. En ambos casos, los objetos son aproximadamente diez veces más masivos que nuestro Sol. 

Lo que sabían de los agujeros negros  

Gaia, nuevo tipo de agujeros negros Los agujeros negros de Gaia // Crédito: ESA 

Hasta hace poco, todos los agujeros negros que conocían los astrónomos se descubrían por la emisión de luz -generalmente en longitudes de onda de rayos X y radio- producida por la caída de material en su interior. Los nuevos agujeros negros son realmente negros y sólo pueden detectarse por sus efectos gravitatorios. La distancia de las estrellas al agujero negro, y las órbitas de las estrellas a su alrededor, son mucho mayores que en otros sistemas binarios conocidos de agujeros negros y estrellas.  

Esas parejas más cercanas de estrella y agujero negro, denominadas binarias de rayos X, suelen ser muy brillantes en luz de rayos X y radio, y por tanto más fáciles de encontrar. Pero los nuevos descubrimientos sugieren que los agujeros negros en binarias más amplias son más comunes. 

"Lo que diferencia a este nuevo grupo de agujeros negros de los que ya conocíamos es su gran separación de sus estrellas compañeras. Es probable que estos agujeros negros tengan una historia de formación completamente distinta a la de las binarias de rayos X", explica Kareem El-Badry, descubridor de los nuevos agujeros negros e investigador en el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica de EE.UU. y en el Instituto Max-Planck de Astronomía de Heidelberg (Alemania). 

La precisión de los datos de Gaia  

GaiaMisión Gaia por la Vía Láctea // Crédito: ESA

Los agujeros negros se descubrieron gracias a los datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea. Gaia mide con precisión las posiciones y movimientos de miles de millones de estrellas. El movimiento de las estrellas en el cielo puede dar pistas esenciales sobre los objetos que influyen gravitatoriamente en ellas. Estos objetos pueden incluir otras estrellas, exoplanetas y también agujeros negros. 

"La precisión de los datos de Gaia fue esencial para este descubrimiento. Los agujeros negros se encontraron al detectar el minúsculo balanceo de su estrella compañera mientras orbitaba a su alrededor. Ningún otro instrumento es capaz de realizar este tipo de mediciones", afirma Timo Prusti, científico del proyecto Gaia de la ESA. 

Gaia proporcionó mediciones precisas del movimiento en tres direcciones, pero para comprender con mayor exactitud cómo se alejaban y acercaban las estrellas a nosotros, se necesitaban mediciones adicionales de la velocidad radial. Los observatorios terrestres las proporcionaron para los agujeros negros recién descubiertos, y esto dio la pista final para concluir que los astrónomos habían detectado agujeros negros. 

Agujeros negros invisibles 

Gaia, agujeros negros El 'balanceo' de las estrellas en el cielo está causado por la atracción gravitatoria. En esta imagen, el objeto que atrae es un exoplaneta // Crédito: ESA

Los agujeros negros no suelen ser completamente invisibles. Cuando cae material sobre ellos, pueden emitir luz en radio y rayos X. En el caso del segundo agujero negro de Gaia, el observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el radiotelescopio sudafricano MeerKAT en tierra buscaron esta luz, pero no fueron capaces de detectar ninguna señal. 

El nuevo tipo de agujero negro no emite ninguna luz, por lo que son prácticamente invisibles, probablemente porque están mucho más lejos de sus estrellas compañeras. Gaia BH1 y Gaia BH2 tienen las órbitas más separadas de todos los agujeros negros conocidos. El hecho de que también sean los agujeros negros conocidos más cercanos a la Tierra sugiere que aún quedan por descubrir muchos más agujeros negros similares en binarias anchas. 

La próxima publicación de datos de Gaia se basará en 66 meses de observaciones y contendrá información mejorada sobre las órbitas de las estrellas. Mientras tanto, los astrónomos se dedicarán a averiguar de dónde proceden estos agujeros negros de órbitas amplias. 

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