Un agujero negro de masa intermedia descubierto a través de la lente gravitacional de una explosión de rayos gamma
Los agujeros negros vienen en tres tamaños: pequeño, mediano y grande. Los pequeños agujeros negros son de masa estelar. Se forman cuando una gran estrella colapsa al final de su vida. Grandes agujeros negros acechan en los centros de las galaxias y son millones o miles de millones de masas solares. Los agujeros negros de tamaño medio son aquellos entre 100 a 100.000 masas solares. Se les conoce como Agujeros Negros de Masa Intermedia (IMBH), y son del tipo que menos entendemos.
Una de las mayores dificultades para estudiar IMBH es que son difíciles de encontrar. Creemos que se forman cuando grandes estrellas o agujeros negros de masa estelar se fusionan en los centros de cúmulos globulares, por lo que tienden a oscurecerse dentro de un denso cúmulo de estrellas brillantes. Los agujeros negros intermedios generalmente no están activos, por lo que tampoco podemos identificarlos por sus chorros o rayos X intensos. Pero deberían ser bastante comunes. Se estima que alrededor de 45.000 agujeros negros de masa intermedia podrían estar en las proximidades de nuestra galaxia.
M45 es un cúmulo globular que podría albergar un agujero negro. Crédito: ESA / Hubble & NASA
Recientemente, un equipo ha utilizado una nueva técnica para encontrar uno de ellos. Su método utiliza ráfagas de rayos gamma y lentes gravitacionales. A explosión de rayos gamma (GRB) es un destello brillante de rayos gamma que ocurre de vez en cuando. Es probable que se produzcan cuando una estrella grande explota como una hipernova o cuando dos estrellas grandes chocan y se fusionan. Por lo general, un GRB se producirá como un solo destello que dura aproximadamente medio segundo, pero a veces veremos dos destellos que se encuentran en la misma región general del cielo casi al mismo tiempo. Ahora, eso podría ser una casualidad aleatoria, pero es más probable que los dos destellos fueran causados por el mismo GRB, pero aparezcan como destellos múltiples debido a la lente gravitacional.
Cómo las lentes gravitacionales pueden hacer que un destello aparezca como destellos múltiples. Crédito: NASA, ESA y D. Player (STScI)
El equipo analizó el patrón y el espectro del doble estallido para mostrar que el segundo era un eco del primero. Esto confirmó que el evento fue reflejado gravitacionalmente por una masa entre nosotros y el GRB. Luego usaron el tiempo de las dos ráfagas para calcular y determinar la causa. Descubrieron que los datos eran consistentes con un agujero negro de masa intermedia de aproximadamente 55.000 masas solares.
Este método no se puede utilizar para encontrar muchos agujeros negros de masa intermedia, pero cada IMBH que encontramos nos brinda otra fuente de información. Los agujeros negros de masa intermedia en el universo temprano pueden haber sido las semillas de los agujeros negros supermasivos que vemos hoy en las galaxias. Cuanto más comprendamos acerca de los hijos del medio de la familia de los agujeros negros, más podremos saber cómo los agujeros negros ayudaron a dar forma a nuestro universo moderno.
Referencia:Paynter, James, Rachel Webster y Eric Thrane. ' Evidencia de un agujero negro de masa intermedia a partir de un estallido de rayos gamma con lentes gravitacionales. ”Astronomía de la naturaleza(2021): 1-9.