Hubble revela monstruo oculto en la constelación Omega Centauri

Usando dos décadas Telescopio espacial Hubble A través de los datos, los científicos encontraron siete estrellas inusuales en Omega Centauri, lo que indica la presencia de masa intermedia. Agujero negroque probablemente sea el más cercano de su tipo a la Tierra, y remodela las teorías sobre los entornos de los agujeros negros.

Un equipo internacional de astrónomos utilizó más de 500 imágenes de… NASA/El Telescopio Espacial Hubble de la ESA se encuentra en una misión de dos décadas para descubrir siete estrellas de rápido movimiento en la región interior de Omega Centauri, el cúmulo estelar globular más grande y brillante del cielo. Estas estrellas proporcionan nueva evidencia convincente de la existencia de un agujero negro de masa intermedia.

Descubrimiento de un agujero negro en Omega Centauri

Los agujeros negros de masa intermedia son un «eslabón perdido» largamente buscado en la evolución de los agujeros negros. Hasta ahora sólo se han encontrado unos pocos candidatos a agujeros negros de masa intermedia. La mayoría de los agujeros negros conocidos son muy masivos, como los agujeros negros supermasivos situados en los núcleos de las grandes galaxias, o relativamente ligeros, con una masa inferior a 100 veces la masa del Sol. Los agujeros negros son uno de los entornos más extremos conocidos por los humanos y, por tanto, un campo de pruebas para las leyes de la física y nuestra comprensión de cómo funciona el universo. Si existen agujeros negros de masa intermedia, ¿qué tan comunes son? ¿Un agujero negro supermasivo surge de un agujero negro de masa intermedia? ¿Cómo se forman los propios agujeros negros de masa intermedia? ¿Son los densos cúmulos estelares su hábitat preferido?

Observaciones desde el cielo del sur.

Omega Centauri puede verse desde la Tierra a simple vista y es uno de los cuerpos celestes favoritos de los observadores de estrellas en el hemisferio sur. Aunque el grupo está a 17.700 años luz de nosotros, se encuentra por encima de un nivel vía LácteaEsta estrella parece del tamaño de una luna llena cuando se ve desde una zona rural oscura. La clasificación precisa de Omega Centauri ha evolucionado con el tiempo, a medida que ha mejorado nuestra capacidad para estudiarlo. Apareció por primera vez en el catálogo de Ptolomeo hace casi dos mil años como una sola estrella. Edmund Halley la mencionó como nebulosa en 1677, y en la década de 1830 el astrónomo inglés John Herschel fue el primero en reconocerla como un cúmulo globular.

Los cúmulos globulares suelen estar formados por hasta un millón de estrellas antiguas unidas estrechamente por la gravedad y se encuentran tanto en las regiones centrales como circundantes de muchas galaxias, incluida la nuestra. Omega Centauri tiene varias características que lo diferencian de otros cúmulos globulares: gira más rápido que los cúmulos globulares normales y su forma es muy plana. Además, Omega Centauri es aproximadamente 10 veces más masivo que otros grandes cúmulos globulares, aproximadamente la masa de una galaxia pequeña.

Detección de movimientos estelares en Omega Centauri

Omega Centauri está formada por unos diez millones de estrellas unidas por la gravedad. Un equipo internacional ha creado ahora un catálogo masivo de los movimientos de estas estrellas, midiendo las velocidades de 1,4 millones de estrellas mediante el estudio de más de 500 imágenes del grupo Hubble. La mayoría de estas observaciones estaban destinadas a calibrar los instrumentos del Hubble y no para uso científico, pero resultaron ser una base de datos ideal para los esfuerzos de investigación del equipo. El catálogo completo, el mayor catálogo de movimientos de cualquier constelación hasta la fecha, se pondrá a disposición del público (más información disponible). aquí).

Maximilian Haberl, del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania, quien dirigió esta investigación, explicó: “Hemos descubierto siete estrellas que no deberían estar allí. Se están moviendo tan rápido que deben escapar del grupo y nunca regresar. La explicación es que un objeto masivo «atrae gravitacionalmente a estas estrellas y las mantiene cerca del centro, y el único objeto que podría ser tan masivo es un agujero negro, con una masa de al menos 8.200 veces la masa de nuestro Sol».

Evidencias de la existencia de un agujero negro de masa intermedia

Varios estudios han indicado la presencia de un agujero negro de tamaño mediano en Omega Centauri.^[1] Sin embargo, otros estudios han sugerido que la masa puede ser una contribución de un cúmulo central de agujeros negros de masa estelar, y han sugerido que la falta de estrellas que se mueven rápidamente por encima de la velocidad de escape necesaria hace que la existencia de un agujero negro de masa intermedia menos probable en comparación.

La líder del equipo Nadine Neumayer, del Instituto Max Planck de Astronomía, que inició el estudio con Anil Seth de la Universidad de Utah en EE.UU., añadió: «Este descubrimiento es la evidencia más directa hasta la fecha de la existencia de una masa negra negra». agujero negro en Omega Centauri. Esto es notable.” «Interesante porque hay muy pocos agujeros negros conocidos con una masa similar. El agujero negro en Omega Centauri puede ser el mejor ejemplo de un agujero negro de masa intermedia en nuestro vecindario cósmico. «

Si se confirma, el candidato a agujero negro se encontraría 17.700 años luz más cerca de la Tierra que el agujero negro de 4,3 millones de masa solar en el centro de la Vía Láctea, que está a 26.000 años luz de distancia. Además del centro galáctico, este agujero negro sería el único caso conocido de varias estrellas estrechamente asociadas a un agujero negro masivo.

Futuras investigaciones y aportaciones tecnológicas

El equipo científico espera ahora determinar las propiedades del agujero negro. Aunque se cree que su masa es de al menos 8.200 masas solares, su masa exacta y su ubicación exacta no se conocen por completo. El equipo también pretende estudiar las órbitas de estrellas que se mueven rápidamente, lo que requerirá mediciones adicionales de sus velocidades en la línea de visión. Al equipo se le ha dado tiempo para utilizar el Telescopio Espacial James Webb para hacer esto, y tiene otras propuestas pendientes para utilizar otros observatorios.

Omega Centauri también fue una característica reciente de nuevos datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, que contenía más de 500.000 estrellas. «Incluso después de 30 años, el Telescopio Espacial Hubble con sus instrumentos de imágenes sigue siendo una de las mejores herramientas para la astronomía de alta resolución en campos estelares abarrotados, regiones donde el Hubble puede proporcionar sensibilidad adicional a partir de las observaciones de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea», compartió Mattia Liberalato, miembro del equipo del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia (INAF), que anteriormente trabajó en AURA para Agencia Espacial Europea Durante el curso de este estudio, «nuestros resultados demuestran la alta resolución y sensibilidad del Telescopio Hubble, lo que nos brinda nuevos e interesantes conocimientos científicos y dará un nuevo impulso al tema de los agujeros negros de tamaño mediano en los cúmulos globulares».

Los resultados fueron publicados en la revista. naturaleza.

Notas

1. en 2008El Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio Gemini han descubierto que la explicación detrás de las rarezas de la estrella Omega Centauri puede ser un agujero negro oculto en su centro.

Referencia: “Estrellas en movimiento rápido alrededor de un agujero negro de masa intermedia en ω Centauri” por Maximilian Häberle, Nadine Neumayer, Anil Seth, Andrea Bellini, Mattia Libralato, Holger Baumgardt, Matthew Whitaker, Antoine Dumont, Mayte Alfaro-Cuello, Jay Anderson , Callie Clontz, Nikolay Kacharov, Sebastian Kamann y Anja Feldmeier-Krause Antonino Milone, Maria Selina Nitschai, Renuka Pechetti y Glenn van de Ven, 10 de julio de 2024. naturaleza.
doi: 10.1038/s41586-024-07511-z

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA.

El equipo internacional de astrónomos en este estudio está formado por M. Haberl (Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania) [MPIA]), n. Neumayer (MPIA), A. Seth (Universidad de Utah, EE.UU.). [Utah]), a. Belén (Instituto de Ciencias del Telescopio EspacialEstados Unidos de América) m. Liberalato (AURA de la Agencia Espacial Europea y el Instituto Nacional de Telescopios Espaciales), e. Baumgardt (Universidad de Queensland, Australia), M. Whitaker (Utah), A. Dumont (MPIA), M. Coelho (Universidad Central de Chile, Chile, e Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, EE.UU.) [STScI]), c. Anderson (Instituto Científico del Telescopio Espacial), C. Clontz (Instituto Científico del Telescopio Espacial e Instituto Científico del Telescopio Espacial), n. Kacharov (Instituto Leibniz de Astrofísica, Alemania), S. Kaman (Universidad John Morris de Liverpool, Reino Unido) [Liverpool]), a. Feldmeier-Kraus (Instituto de Bellas Artes y Universidad de Viena, Austria [Vienna]), a. Meloni (Universidad de Padua, Italia), M. S. Nitchai (Instituto Max Planck de Artes Aplicadas), R. Pichet (Liverpool) y J. Van de Ven (Viena).

Este resultado es utilizado por varios programas de observación del Hubble GO: 9442, 10252, 10775, 12193, 13066, 13606, 15594, 15764, 15857, 16380, 16384, 16520, 16968, 11452, 11011, 12339, 12353, 12580, 12694 , 12700, 12714, 12802, 13100, 13570, 14031, 14393, 14550, 14759, 15000, 15593, 15594, 15733, 15857, 16117, 16514, 16441, 65 88, 16777 y 17023.