Record de masa para un agujero negro estelar

El satélite de observación de rayos X, Chandra, acaba de revelar la existencia del agujero negro de origen estelar más masivo conocido hasta ahora. Formando un sistema binario con una estrella gigante 70 veces más masiva que nuestro Sol, su existencia sacude la teoría de la evolución estelar.

El agujero negro que acaba de descubrir un equipo internacional de astrónomos y astrofísicos está situado en la galaxia M33, a 3 millones de años luz de nuestra Galaxia. Ha sido estudiado atentamente combinando las imágenes ópticas obtenidas por el telescopio Gemini, situado en la cumbre del Mauna Kea en Hawaï, y las imágenes tomadas en rayos X por el satélite Chandra, cuyo nombre rinde homenaje al gran astrofísico indio Chandrasekhar.

Imagen óptica obtenida en el Kitt Peak de M33. Esta galaxia está situada en la constelación del Triángulo y forma parte del Grupo Local que comprende entre otras cosas a Andrómeda y la Vía láctea.

©NOAO/AURA/NSF/T. A. Rector

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Denominado M33 X-7, es el agujero negro más grande de origen estelar conocido, con una masa de cerca de 15,7 veces la de nuestro Sol. En general, los agujeros negros que se conoce, se formaron como consecuencia de la explosión de una supernova, no son más pesados apenas que algunas masas solares. Según la teoría actualmente vigente, se trataría al principio de corazones de estrellas gigantes, por lo menos 45 veces más masivas que el Sol, y que se habrían hundido en el momento de la explosión.

El agujero negro observado es notable, y no solamente a causa de su masa. En efecto, es el primer agujero negro descubierto que periódicamente es eclipsado por su estrella compañera (el período de revolución está cercano a los 3,5 días). Vemos que su órbita está particularmente cerca de ésta y allí es dónde radica el problema.

Observado en rayos X por el Chandra el agujero negro brilla en el centro de la imagen.

© Nasa/CXC/CfA/P.Plucinsky et al

Las estrellas generalmente se forman por pares en el seno de una inmensa nube molecular y fría que, hundiéndose, se fragmenta sucesivamente según procesos todavía mal comprendidos. En el caso del sistema binario estudiado, la estrella progenitora del agujero negro debía ser más masiva que la que la alimenta actualmente, por sus materiales arrancados por las fuerzas gravitatorias del astro compacto.

Algunos días más tarde, el agujero negro es eclipsado por el paso de su estrella compañera y la luminosidad observada en rayos X por el Chadra disminuye

© Nasa/CXC/CfA/P.Plucinsky et al

Así como era más masiva, quemó más rápido su combustible y se transformó en supernova antes. Ahora bien, la estrella actual cuyos gases remolinean con destino al agujero negro están en el origen de la intensa emisión de rayos X, recordemos que tiene una masa de aproximadamente 70 veces la del Sol .

Imagen artística del agujero negro rodeado de su disco de acreción y que arranca gas a su compañera, una estrella azul caliente. Abajo a la izquierda, una imagen compuesta, la óptica tomada por Hubble y en rayos X por Chandra

© Nasa/CXC/M.Weiss; X-ray: Nasa/CXC/CfA/P.Plucinsky et al.; Optical: Nasa/STScI/SDSU/J.Orosz et al.)

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No se puede eludir la conclusión, sostenida por la teoría de la estructura estelar, que la estrella progenitora del agujero negro debía de tener un radio mayor que el de la órbita del sistema binario actual. Algo debió provocar una disminución del tamaño de la órbita de este sistema binario que debía ser más grande en el pasado. La explicación más probable es la de la formación inicial de una binaria en un envoltorio común. Por consiguiente, con una división de una parte de la atmósfera. Bajo el efecto de fuerzas de fricción, la distancia que separaría las estrellas, sería ya poco importante, progresivamente se habría reducido.

Excepto que en el momento de este proceso, como resultado habría una pérdida de masa importante para la estrella progenitora. Tanto, que no habría debido dejar un agujero negro de 15,65 masas solares después de su explosión.
Algo se nos escapa pues, en la teoría de la evolución de los sistemas binarios. En cualquier caso, por su carácter extremo, ¡ M33 X-7 es un laboratorio formidable para hacer progresar la astrofísica !

Imagen compuesta donde el Hubble muestra una serie de estrellas azules y calientes con una imagen brillante de M33 X-7 en rayos X del Chandra

© Rayos X: NASA/CXC/CfA/P.Plucinsky et al.; Optica: NASA/STScI/SDSU/J.Orosz et al

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Crédito de las imágenes: NOAO/AURA/NSF/T. A. Rector - Nasa/CXC/CfA/P.Plucinsky et al. Nasa/CXC/M.Weiss, Rayos X: Nasa/CXC/CfA/P.Plucinsky et al.; Optica: Nasa/STScI/SDSU/J.Orosz et al.)

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