Se piensa que los centros de las galaxias hospedan un agujero negro súper masivo, es decir, un agujero negro que tiene desde millones hasta miles de millones de veces la masa que tiene el Sol. En el centro de nuestra propia galaxia por ejemplo, la Vía Láctea, se halla el agujero negro conocido como Sagitario A estrella, el que fue ‘fotografiado’ por primera vez por radiotelescopios de todo el mundo hace algunos años.
Por otro lado, existen agujeros negros ‘pequeños’ comparados con estos últimos. Son llamados agujeros negros estelares, porque surgen de la muerte de las estrellas y tienen masas comparables a estas. Por ejemplo, un agujero negro estelar típico tiene diez veces la masa que tiene nuestro Sol. Investigadores de la Universidad Nacional de La Plata proponen un nuevo escenario para detectar cúmulos de agujeros negros en centros galácticos.
Se sabe que existen estos agujeros negros ‘pequeños’ porque se puede inferir su presencia mediante distintas técnicas que se ajustan a las predicciones teóricas. Por ejemplo, en un sistema binario agujero negro-estrella, la estrella le transfiere masa al agujero negro y se forma un disco muy caliente en torno a este que emite luz de rayos X. A partir del estudio de esa luz se conocen algunas características del objeto.
Pero dado que un agujero negro, por su propia naturaleza, no produce ningún tipo de luz, ¿qué sucede si se encuentra aislado, sin una estrella que le transfiera materia? ¿Cómo hacemos para determinar que tal objeto existe? Se puede estudiar curvatura de la luz de fuentes que se encuentran detrás del agujero negro (efecto conocido como lente gravitacional), o identificar ondas gravitacionales producidas cuando dos agujeros negros se fusionan. El problema central de estas técnicas es su complejidad tecnológica y la ‘baja’ frecuencia con la que suceden estos eventos.
Dado que en los centros de las galaxias hay concentrada una enorme cantidad de masa debido, entre otras cosas, a la atracción gravitacional del agujero negro central, es de esperar que orbiten en torno a él numerosos objetos: estrellas, nubes, sistemas binarios y también agujeros negros estelares.
Imagen 1: Ilustración de un microquasar, que es un sistema binario de rayos X con presencia de un chorro (jet) que emerge del agujero negro a muy altas velocidades. Créditos: NASA.
Imagen 2: Escenario propuesto en la investigación: un agujero negro súper masivo (SMBH) con un disco de acreción inflado produce vientos que inundan el ambiente. Los agujeros negros ‘pequeños’ que forman un cúmulo alrededor del agujero negro central capturan materia del viento denso y se generan discos y jets que producen radiación electromagnética detectable. Créditos: Abaroa & Romero (2024).
El trabajo de los científicos
En particular, se estima que decenas de miles de agujeros negros estelares deberían formar un cúmulo en torno a los agujeros negros súper masivos en los centros galácticos. Si descartamos las dos técnicas mencionadas arriba, ¿cómo podemos hacer para detectar una población de agujeros negros aislados de estas características?
Es la pregunta que se hicieron Leandro Abaroa y Gustavo E. Romero, astrofísicos del Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR- UNLP, CONICET, CIC). En su paper aceptado para ser publicado en la prestigiosa revista Astronomy & Astrophysics, proponen un escenario alternativo en el cual los agujeros negros aislados pueden producir radiación electromagnética detectable.
Los investigadores proponen que si el agujero negro central consume mucha masa en poco tiempo (en un régimen conocido como súper Eddington), la temperatura y la presión internas del disco aumentan lo suficiente como para inflarlo y eyectar sus partes exteriores. Así, se forman y expulsan vientos muy densos desde el centro de la galaxia que inundan todo el medio circundante.
Abaroa y Romero muestran en su trabajo que los agujeros negros estelares deberían moverse en este medio -ahora muy denso- y capturar la materia provista por el viento producido por el agujero negro súper masivo, parasitándolo. La materia caerá a los agujeros negros estelares formando mini discos y lanzando jets a muy alta velocidad. De esta manera se forman pequeños sistemas similares a los llamados microquasares, con la diferencia de que en este caso los agujeros negros no poseen una estrella compañera, por lo que los autores bautizaron a estos sistemas alternativos microquasares solteros.
En su trabajo titulado ‘Electromagnetic signatures from black hole clusters in the center of super-Eddington galaxies’, los investigadores de la UNLP describen que la emisión que produciría uno de estos cúmulos de agujeros negros al interactuar con el viento expulsado de la región central podría ser detectable con telescopios espaciales de rayos X, o con radiotelescopios en Tierra.
