Hallan primer agujero negro estelar en cúmulo Omega Centauri con datos del Hubble y Webb

Un equipo de investigadores ha identificado el primer agujero negro de masa estelar en el denso cúmulo globular Omega Centauri, un hallazgo que resuelve una larga incógnita astronómica. Utilizando datos de archivo del telescopio espacial Hubble y observaciones complementarias del telescopio James Webb, los científicos lograron detectar un objeto invisible cuya masa solo puede corresponder a un agujero negro.

El descubrimiento, publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters, se basa en una técnica llamada astrometría, que mide movimientos minúsculos de las estrellas a lo largo del tiempo. Al analizar más de 20 años de datos del Hubble y precisar las mediciones con el Webb, el equipo ubicó una estrella orbitando un compañero tan masivo que solo puede ser un agujero negro.

El agujero negro, denominado oMEGACat BH-2, tiene una masa de 4.46 veces la del Sol, mientras que su estrella compañera tiene 0.78 masas solares. Ambos forman un sistema binario con el período orbital más largo registrado hasta ahora: 94 años. A pesar de estar en un entorno pobre en metales, como Omega Centauri, su masa es menor de lo que los modelos predecían, lo que sorprendió a los astrónomos.

Omega Centauri es un cúmulo globular que alberga unos 10 millones de estrellas. Estudios previos sugerían la presencia de un agujero negro de masa intermedia en su centro, pero también se esperaba que contuviera aproximadamente 10,000 agujeros negros estelares, producto de explosiones de supernovas. Sin embargo, estos agujeros negros habían eludido la detección mediante métodos tradicionales como la velocidad radial o la emisión de rayos X y radio.

La nueva detección cambia esa perspectiva. "Con los datos del Hubble y Webb pudimos ver el movimiento de la estrella visible de este sistema binario, que está a unos 18,000 años luz de distancia en el denso entorno de Omega Centauri", explicó Matthew Whitaker, de la Universidad de Utah, autor principal del estudio. "La precisión de estas mediciones es increíble, hasta una fracción de píxel en los detectores", agregó.

El hallazgo también descarta la posibilidad de que el objeto compañero fuera una estrella de neutrones, como sugería un estudio anterior. La masa calculada de 4.46 masas solares supera el límite máximo para una estrella de neutrones, confirmando su naturaleza de agujero negro. Sin embargo, su masa relativamente baja en un entorno con pocos metales plantea interrogantes sobre su formación.

"Ahora sabemos que una estrella pobre en metales puede formar un agujero negro como este, y necesitamos entender cómo ocurre", señaló Anil Seth, coautor del estudio. "Esta detección proporciona datos clave para quienes modelan estos procesos", añadió.

El largo período orbital del sistema sugiere que la estrella y el agujero negro no se formaron juntos, sino que se encontraron dinámicamente dentro del cúmulo. Los investigadores calculan que el sistema sobrevivirá menos de mil millones de años antes de ser desgarrado por encuentros cercanos con otras estrellas, un lapso mucho menor que la edad del cúmulo, de aproximadamente 12 mil millones de años.

Comprender las poblaciones de agujeros negros en cúmulos globulares es crucial, ya que estos entornos son considerados los lugares principales donde se fusionan sistemas binarios, generando ondas gravitacionales. "Con el Hubble y Webb podemos seguir observando Omega Centauri y buscar más sistemas similares", concluyó Seth.