El descubrimiento accidental del primer sistema de 'triple agujero negro' desafía lo que sabemos sobre cómo se forman las singularidades
Los investigadores detectaron una segunda estrella distante orbitando un conocido agujero negro y su compañero estelar en una tríada gravitacional nunca antes vista. La configuración única del sistema sugiere que el agujero negro no se creó como los científicos esperaban inicialmente.
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Los astrónomos han descubierto accidentalmente el primer sistema conocido de "agujero negro triple", que contiene un vacío oscuro orbitado por dos estrellas. La configuración única de esta tríada insinúa que el agujero negro no nació a través de una supernova, lo que desmiente lo que pensábamos saber sobre cómo se forman estas entidades cósmicas.
Hasta ahora, la mayoría de los agujeros negros descubiertos (excluyendo la variedad supermasiva en el centro de la mayoría de las galaxias) existen en sistemas binarios, en los que están orbitados por otro objeto grande, como una estrella, una estrella de neutrones o un agujero negro más pequeño. Esto se debe a que los vacíos invisibles del espacio-tiempo son más fáciles de detectar cuando atraen gravitacionalmente a otros objetos.
Pero en un nuevo estudio, publicado el miércoles (23 de octubre) en la revista Nature, los investigadores descubrieron que uno de estos sistemas binarios conocidos, que contiene el agujero negro V404 Cygni alimentándose de una estrella cercana, en realidad tiene una segunda estrella que rodea a la pareja a una distancia mucho mayor.
Los cálculos gravitacionales muestran que la estrella recién descubierta no podría haber permanecido en este delicado sistema si el agujero negro hubiera nacido de una estrella en explosión, o supernova, como se cree que se forman la mayoría de los otros agujeros negros. Si así fuera, la estrella distante habría sido expulsada del sistema por la onda de choque resultante. En cambio, el equipo sugiere que el agujero negro se formó mediante el colapso gradual de una tercera estrella masiva que alguna vez estuvo orbitada por las otras dos estrellas.
Esta posibilidad es "súper emocionante para la evolución de los agujeros negros", dijo en un declaración el autor principal del estudio, Kevin Burdge, astrofísico del MIT. "Creemos que la mayoría de los agujeros negros se forman a partir de violentas explosiones de estrellas, pero este descubrimiento ayuda a poner eso en duda", añadió Burdge.
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El agujero negro de la tríada recién creada, V404 Cygni, es aproximadamente nueve veces más masivo que el Sol y está ubicado en la Vía Láctea a unos 8.000 años luz de la Tierra. Fue uno de los primeros agujeros negros jamás descubiertos cuando fue descubierto en 1992 y ha sido estudiado exhaustivamente desde entonces. Los científicos también conocen desde hace tiempo la existencia de su estrella cercana, que rodea el agujero negro cada 6,5 días y está siendo devorada lentamente por su enorme compañera.
Como resultado, los autores del estudio se sorprendieron cuando reexaminaron imágenes de V404 Cygni, como parte de un estudio más amplio de los agujeros negros de la Vía Láctea, y detectaron la segunda estrella que rodeaba el agujero negro a una distancia de alrededor de 3.500 unidades astronómicas, o alrededor de 90 veces más lejos que la órbita de Plutón al sol. A esta distancia, la estrella recién descubierta probablemente tarde más de 70.000 años en orbitar V404 Cygni.
Luego, el equipo comparó los movimientos de las dos estrellas durante la última década y descubrió que "se movían exactamente en tándem", lo que demuestra que estaban unidas gravitacionalmente entre sí y también con V404 Cygni. Los investigadores dicen que las probabilidades de que las estrellas se movieran de esta manera sin estar unidas son de alrededor de 1 entre 10 millones.
"Es casi seguro que no es una coincidencia o un accidente", dijo Burdge. "Estamos viendo dos estrellas que se suceden porque están unidas por esta débil cadena de gravedad. Así que este tiene que ser un sistema triple".
Esta no es la primera vez que los investigadores creen haber encontrado un agujero negro triple. En 2020, los investigadores detectaron lo que creían que era un agujero negro orbitado por dos estrellas a unos 1.000 años luz de la Tierra, lo que lo habría convertido en el agujero negro más cercano a nosotros. Sin embargo, observaciones posteriores revelaron que este sistema era en realidad un sistema binario que contenía una "estrella vampiro", es decir, una estrella que lentamente roba gas de una estrella compañera más pequeña.
Si V404 Cygni se formó mediante un colapso gradual, como sospechan los investigadores, entonces el equipo cree que el peculiar agujero negro nació en algún momento de los últimos 4 mil millones de años, después del nacimiento de las dos estrellas.
En los últimos años, los investigadores han comenzado a sospechar que el colapso gradual podría ser un origen más común de los agujeros negros de lo que se pensaba anteriormente. Y en marzo, los investigadores propusieron que este mecanismo podría estar detrás de la desaparición de "estrellas desaparecidas" que los astrónomos han perdido de vista recientemente. Los nuevos hallazgos sugieren que este podría ser el caso.