Cúmulos densos de agujeros en la Vía Láctea

 

Los agujeros negros son uno de los cuerpos celestes más peculiares del universo conocido y su gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. 

Generalmente, hay un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia. Por otro lado, los agujeros negros a nivel de estrella, es decir, agujeros negros con masas de varias a docenas de masas solares, suelen estar dispersos en varias regiones de la galaxia.

Sin embargo, los astrónomos se sorprendieron al encontrar un denso cúmulo de agujeros negros , todos ellos orbitando un cúmulo de estrellas en nuestra Vía Láctea. Además, los astrónomos creen que este cúmulo de estrellas se convertirá gradualmente en un cúmulo de estrellas compuesto enteramente por agujeros negros.

Palomar 5 es un cúmulo de estrellas único. Tiene dos colas brillantes y contiene muchas estrellas. Estas dos colas son muy grandes y alcanzan los 30.000 años luz de longitud.

Aunque actualmente se teoriza que tales corrientes estelares son expulsadas de los cúmulos estelares bajo una fuerza gravitacional, los astrónomos no tienen claros sus procesos físicos específicos.

La teoría de Oey y Bensby dice que las Corrientes estelares son residuos de galaxias diminutas recientemente unidas.

Una segunda hipótesis de la investigación propone que la densa capa de gas y polvo en el centro de la Vía Láctea interrumpe el paso de las estrellas y causa las corrientes.

La última investigación muestra que las características de la corriente estelar de Palomar 5 probablemente sean causadas por el centro del cúmulo con más de 100 agujeros negros superdensos.

«Desde la perspectiva del número de estrellas en el cúmulo, el número de agujeros negros es aproximadamente tres veces el esperado, lo que significa que más del 20% de la masa total del cúmulo está compuesto por agujeros negros. Cada uno de ellos tiene un masa de unas 20 veces la del Sol. Se formaron en la explosión de supernova al final de la vida de las estrellas masivas, cuando los cúmulos de estrellas eran aún muy jóvenes ”, dijo el profesor Mark Gieles de la Universidad de Barcelona en España.

La corriente estelar, cuyo nombre científico es corriente de marea, es una corriente de estrellas expulsadas bajo la acción de mareas gravitacionales por cúmulos estelares perturbadores o galaxias enanas. En los últimos años, se han descubierto cerca de treinta corrientes de marea en el halo de la Vía Láctea . Los científicos sospechan que la formación de cúmulos de estrellas en la Vía Láctea fue destruida por interferencias.

«No sabemos cómo se forman estas corrientes de estrellas, pero una idea es que son cúmulos de estrellas destruidos. Sin embargo, ninguna de las corrientes de estrellas recientemente descubiertas tiene cúmulos de estrellas asociados con ellos, por lo que no podemos estar seguros, necesitamos entender cómo son. Necesitamos estudiar una corriente de marea directamente relacionada con el cúmulo de estrellas. Palomar 5 es el único caso, por eso la estudiamos en detalle», explicó Gilles.

El equipo de investigación simuló la órbita y la evolución de cada estrella desde la formación del cúmulo hasta su desintegración. El estudio encontró que el agujero negro en el momento de Palomar 5 formaba una proporción de masa relativamente baja, pero más estrellas escaparon del cúmulo de estrellas que agujeros negros, por lo que la proporción de agujeros negros aumentó gradualmente.

La interacción gravitacional entre el agujero negro y la estrella hizo que el cúmulo estelar se expandiera, provocando que más estrellas escaparan y formaran corrientes de marea.

Eventualmente, antes de que el cúmulo de estrellas se desintegre por completo, terminará completamente compuesto por agujeros negros.

«Esta investigación nos ayuda a comprender que, aunque el cúmulo de estrellas Palomar 5 tiene una cola más brillante y más larga que cualquier cúmulo de estrellas en la Vía Láctea, no es único. Por el contrario, creemos que muchos cúmulos de estrellas dominados por agujeros negros se han estelares recientemente descubierta«, dijo el profesor Denis Erkal de la Universidad de Surrey, Reino Unido.

Gilles dijo: «Hemos demostrado que en todos los cúmulos de estrellas que forman corrientes de marea, puede haber una gran cantidad de agujeros negros«. Esto es importante para que los científicos comprendan la formación de cúmulos globulares, la masa inicial de estrellas y la evolución de estrellas masivas.

Esta investigación también tiene importantes implicaciones para las ondas gravitacionales. «Se cree que una gran parte de los agujeros negros dobles se fusionaron y se formaron en cúmulos de estrellas. En este caso, una gran incógnita es cuántos agujeros negros hay en el cúmulo. Esto es difícil de limitar mediante la observación porque la tecnología actual no lo permite. El estudio proporcionó una manera de comprender cuántos agujeros negros hay en un cúmulo mediante la observación de las estrellas expulsadas de su interior”, dijo Fabio Antonini, profesor de la Universidad de Cardiff.

La nueva investigación se publicará en la revista Nature Astronomy durante el mes de julio de 2021.