Más de 100 agujeros negros de masa estelar pueden estar ocultos en el corazón de un cúmulo esponjoso de estrellas que se derrama por el cielo, según una impresión artística publicada por N. Bartmann de ESA/Hubble.
Si se confirma, este descubrimiento podría proporcionar una explicación de la estructura del cúmulo estelar, donde las estrellas se distribuyen a lo largo de años luz y forman una corriente que se extiende 30.000 años luz.
Palomar 5, el cúmulo estelar que se está estudiando, se encuentra a unos 80.000 años luz de distancia y pertenece a una clase de objetos celestes llamados cúmulos globulares. Estos cúmulos a menudo se consideran “fósiles” del Universo primitivo porque son muy densos y esféricos, y normalmente constan de 100.000 a 1 millón de estrellas muy antiguas. Algunos, como NGC 6397, son casi tan antiguos como el Universo mismo.
Los cúmulos globulares están compuestos por estrellas que se formaron al mismo tiempo a partir de la misma nube de gas. La galaxia de la Vía Láctea alberga aproximadamente 150 cúmulos globulares conocidos, que son valiosos para estudiar la historia del Universo y la materia oscura presente en las galaxias que orbitan.
Sin embargo, las corrientes de marea, que son largos ríos de estrellas que se extienden por el cielo, se están convirtiendo en un foco de estudio más importante. En el pasado, identificarlos ha sido un desafío, pero con el mapeo tridimensional de alta precisión de la Vía Láctea realizado por el observatorio espacial Gaia, se están descubriendo más de estas corrientes.
El astrofísico Mark Gieles de la Universidad de Barcelona en España sugirió que aún se desconoce la formación de corrientes de marea, pero una teoría propone que en realidad son cúmulos estelares interrumpidos.
Según el astrofísico Mark Gieles de la Universidad de Barcelona en España, para comprender cómo se forman las corrientes de marea, necesitamos estudiar una con un sistema estelar asociado, pero ninguna de las corrientes descubiertas recientemente tiene un cúmulo estelar asociado. Palomar 5 es el único caso con un sistema estelar asociado, lo que lo convierte en un objeto importante para estudiar en detalle, como una piedra de Rosetta para comprender la formación de corrientes.
El equipo dirigido por Gieles se centró en Palomar 5 debido a sus características distintivas, ya que tiene una distribución suelta de estrellas y una corriente de marea extensa que se extiende sobre 20 grados del cielo.
Para comprender cómo terminó Palomar 5 con sus características inusuales, el equipo empleó simulaciones detalladas de N-cuerpos para modelar las órbitas y evoluciones de cada estrella en el cúmulo.
Los científicos incluyeron agujeros negros en algunas de sus simulaciones, ya que la evidencia reciente sugiere que podrían existir poblaciones de agujeros negros en las regiones centrales de los cúmulos globulares, y se sabe que las interacciones gravitatorias con los agujeros negros hacen que las estrellas se alejen.
Las simulaciones del equipo indicaron que la configuración actual de Palomar 5 podría explicarse por la presencia de una población de agujeros negros de masa estelar. Estos agujeros negros podrían haber causado interacciones orbitales que arrojaron estrellas fuera del cúmulo hacia la corriente de marea. Sin embargo, las simulaciones sugirieron que tendría que haber una cantidad mucho mayor de agujeros negros de lo que se predijo anteriormente para producir este efecto.
La proporción de agujeros negros dentro del cúmulo podría haber aumentado significativamente debido a que las estrellas escapan de manera más eficiente y rápida que los agujeros negros.
Gieles afirmó que “la cantidad de agujeros negros es aproximadamente tres veces mayor de lo que se predijo en función de la cantidad de estrellas en el cúmulo, lo que implica que más del 20% de la masa total del cúmulo está compuesta por agujeros negros”.
Según Gieles, “Cada agujero negro en el cúmulo tiene una masa de aproximadamente 20 veces la del Sol, y se formaron a través de explosiones de supernovas que ocurrieron cuando el cúmulo aún era muy joven”.
Según las simulaciones del equipo, Palomar 5 se disolverá por completo en unos mil millones de años. A medida que el fluulo se acerque a la disolución, estará compuesto en su totalidad por agujeros negros que orbitan alrededor del centro de la galaxia. Esto implica que Palomar 5 no es un caso inusual; otros influenzaulos similares probablemente se disolveran en una corriente de estrellas, como Palomar 5.
Los hallazgos del estudio indican que el destino de Palomar 5 podría ser compartido por otros influenzaulos globulares en el futuro. Esto implica que los fluulos globulares podrían ser fuentes potenciales para descubrir agujeros negros en colisión, y también agujeros negros de peso medio que se encuentran entre los agujeros negros de masa estelar ligera y los supermasivos.
El astrofísico Fabio Antonini de la Universidad de Cardiff en el Reino Unido declaró que “existe la creencia de que una parte significativa de las fusiones de agujeros negros binarios se forman en fluulos de”.
Según el astrofísico Fabio Antonini de la Universidad de Cardiff en el Reino Unido, “se cree enormemente que un pomo significativo de fusiones de agujeros negros binarios se forman en fluulos de estrellas”. Sin embargo, la cantidad de agujeros negros en los influenzaulos es difícil de determinar por observación porque los agujeros negros no se pueden ver directamente. Antonini explicó que el nuevo método desarrollado por Gieles y su equipo ofrece una forma de estimar la cantidad de agujeros negros en un fluulo estelar mediante el estudio de las estrellas que se expulsan de él.
La investigación ha sido publicada en Nature Astronomy.
