¿Cuántas estrellas absorbe un agujero negro?

Hace tres años se descubría el HLX-1 (Hyper Luminous X-Ray source 1), el primer agujero negro de masa intermedia con un peso de 20.000 masas solares. Al borde de la galaxia ESO243-49, a unos 290 millones de años luz de la Tierra, este agujero negro se convirtió entonces en el paso intermedio entre los supermasivos, con la masa de miles de millones de soles, y los de masa estelar, con tan sólo unas pocas masas solares o incluso la de una sola estrella.

Este año, HLX-1 ha vuelto a ocupar un lugar protagonista durante la 28 Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional celebrada en Pekín. Desde 2009, su comportamiento ha venido siendo monitorizado en longitudes de onda visible con ayuda del Telescopio Espacial Hubble, junto a otros telescopios de rayos X. Como viene siendo habitual cada año, el agujero negro ha comenzado a absorber materia de su alrededor, desprendiendo un potente destello brillante. El profesor Roberto Soria del Centro de Investigación de Radio Astronomía (ICRAR) de Perth (Australia) indica que, "si bien es cierto que no teníamos una medición precisa del inicio de los brotes luminosos en 2009, 2010 y 2011, basándome en fechas aproximadas el halo luminoso podría haber sufrido un desajuste de unos tres o cuatro días".

Sin embargo, donde más controversia se produce no es tanto en la periodicidad de los ciclos luminosos sino en la procedencia de este brillo. El destello, según apuntan algunas teorías, provendría de cúmulos de estrellas jóvenes azules. Así lo cree Sean Farrell, astrónomo del Instituto de Astronomía de Sídney, que considera que la luz que desprende el HLX-1 es demasiado brillante para proceder de una única estrella joven, por lo que habría de venir de un clúster de cuerpos estelares.

Soria, por su parte, es más partidario de que la luz únicamente proceda del material absorbido a una pequeña estrella vecina. Según explica desde China a Público.es, "la repetición cada año de este brote brillante sugiere que sólo una estrella está siendo absorbida por el agujero negro, en concreto, cada vez que pasa cerca de ella" al seguir su órbita elíptica. "Puede que halla muchas más estrellas alrededor del agujero negro, pero sólo una está vertiendo su gas en el HLX-1", aclara Soria.

El astrónomo del ICRAR apunta que "tanto Farrell como yo estamos esperando para analizar los nuevos resultados. Si la luminosidad óptica del objeto ha cambiado, significa que estamos mirando directamente al gas que absorbe el agujero negro, como sugiero yo. Si la luminosidad no ha cambiado, significará que miramos a un cúmulo mayor de estrellas alrededor de HLX-1, como cree Farrell, pero no estaremos mirando directamente al gas absorbido".

El experto indica que hasta el momento no ha sido posible obtener los resultados, puesto que "el tiempo en los telescopios de Chile ha sido horrible durante todo el fin de semana, por lo que no hemos sido capaces de obtener datos para comparar la luminosidad del nuevo brote respecto al del año pasado. Esta misma noche trataremos de obtener nuevas medidas si el tiempo mejora, aunque no llevarán al menos un par de días más realizar un análisis completo". Soria concluye que, "en lo que no hay controversia es que en la banda de rayos X, estamos viendo el gas que cae hacia el agujero negro".

Según Farrell, observar de nuevo el agujero negro a través del Telescopio Espacial Hubble ayudaría a dar respuesta a la incógnita. Soria, por su parte, explica que Hubble, como telescopio óptico, "es útil para estudiar la estrella que está siendo absorbida, así como para verificar si existen otras estrellas alrededor". Sin embargo, señala, "para estudiar el gas caliente que cae justo antes de que penetre en el agujero negro es preciso utilizar telescopios de rayos X". En concreto, el experto se ayuda de Swift (NASA en colaboración con ESA), Chandra (NASA) y el XMM-Newton (ESA).

En cuanto al sofisticado NuSTAR, recientemente lanzado al espacio, el astrónomo acaba de realizar sus propios cálculos y sostiene que éste no "sería de gran utilidad en el caso concreto de este agujero negro". El motivo, según expone, es que "Swift, Chandra y XMM-Newton son muy sensibles a la radiación (fotones) con energía entre los 0,5 y los 2 keV (Kiloelectronvoltios), mientras que NuSTAR no puede detectar energías por debajo de los 5 keV. HLX-1 emite muchos fotones con energías de 1 keV pero casi ninguno por encima de los 5keV.

Según explica Farrell, este tipo de agujeros negros son difíciles de detectar por ser prácticamente invisibles al no contar con las estrellas ni con el gas que detectan los telescopios. De hecho, podría haber cientos de ellos en cada galaxia del tamaño de la Vía Láctea.

En el caso del HLX-1, que podría haber sido el núcleo de una galaxia enana hoy en día desintegrada a manos de la galaxia más masiva, su descubrimiento se produjo casi por accidente, cuando desde el Centro de Estudios Espaciales Rayonnements de Toulouse (Francia) se bombardeaba el espacio con grandes cantidades de rayos X y de radio el núcleo de una galaxia espiral a más de 12.000 años luz.

Tras su hallazgo y la observación del halo brillante, los investigadores esperan averiguar no sólo su procedencia sino la del propio HLX-1 y poder establecer la ubicación de otros agujeros negros de estas características. El hallazgo podría trasladarse, incluso, a la explicación hasta ahora desconocida de los agujeros negros supermasivos, que se piensa podrían proceder de la fusión de otros de masa intermedia como el HLX-1.

El HLX-1 no ha sido el único hallazgo expuesto en Pekín. El astrónomo Aaron Robotham del Centro de Investigación de Radio Astronomía (ICRAR) de Perth (Australia), en colaboración con la Universidad St Andrews de Escocia, ha descubierto la que podría ser la gemela de la Vía Láctea: la galaxia GAMA202627. El hallazgo ha sido expuesto durante la última Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional (IAU) celebrada en Pekín.

En realidad, nuestra galaxia no es especialmente singular, pero al emparejarse con sus vecinos más cercanos, como las Nubes de Magallanes -dos galaxias enanas, visibles desde el hemisferio sur-, las posibilidades de encontrar gemelas se reducen significativamente. A fin de cuentas, según explica el astrónomo, estas Nubes son un fenómeno que "tan sólo podría durar unos pocos miles de millones de años".

En este sentido, Robotham asegura que "nunca antes habíamos encontrado otro sistema como la Vía Láctea". Sin embargo, ahora "hemos detectado que cerca de un 3% de galaxias similares a la nuestra cuentan con galaxias como las Nubes de Magallanes, lo que es muy inusual". En total, según indica el investigador, "hemos encontrado 14 sistemas de galaxias similares a la nuestra, dos de las cuales presentan una coincidencia casi exacta".

Encontrar galaxias con otras más pequeñas orbitando a su alrededor no resulta extraño pero, en el caso de GAMA202627, estas dos galaxias orbitales son de dimensiones similares a las Nubes de Magallanes, lo que resulta más inusual.