EP | Los agujeros negros de masa intermedia, si existen, probablemente devoran estrellas rebeldes dando unos «mordiscos» y luego arrojando los restos a través de la galaxia, según aseguran los autores de un nuevo estudio dirigido por la Universidad Northwestern (Estados Unidos) y publicado en ‘The Astrophysical Journal’.
En nuevas simulaciones por ordenador en 3D, los astrofísicos modelaron agujeros negros de distintas masas y lanzaron estrellas (del tamaño de nuestro Sol) a su paso para ver qué ocurría.
Descubrieron que, cuando una estrella se aproxima a un agujero negro de masa intermedia, queda atrapada en su órbita. Después, el agujero negro comienza su larga y violenta comida. Cada vez que la estrella da una vuelta, el agujero negro le da un mordisco, canibalizando aún más a la estrella con cada pasada.
Al final, sólo queda el núcleo deforme e increíblemente denso de la estrella. En ese momento, el agujero negro expulsa los restos. Los restos de la estrella vuelan hacia un lugar seguro a través de la galaxia.
Estas nuevas simulaciones no sólo apuntan a comportamientos desconocidos de los agujeros negros de masa intermedia, sino que también proporcionan a los astrónomos nuevas pistas para ayudar a localizar finalmente estos gigantes ocultos en nuestro cielo nocturno.
«Obviamente, no podemos observar los agujeros negros directamente porque no emiten luz –explica Fulya Kiroglu, de la Northwestern, que dirigió el estudio–. Así que, en su lugar, tenemos que observar las interacciones entre los agujeros negros y sus entornos».
«Descubrimos que las estrellas sufren múltiples pasajes antes de ser expulsadas –prosigue–. Después de cada paso, pierden más masa, lo que provoca una llamarada de luz al desgarrarse. Cada llamarada es más brillante que la anterior, creando una firma que podría ayudar a los astrónomos a encontrarlas».
Kiroglu, estudiante graduada de astrofísica en el Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern y miembro del Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA), ha presentado el estudio en la reunió de la American Physical Society (APS).
Aunque los astrofísicos han demostrado la existencia de agujeros de bloque de masa inferior y superior, los agujeros negros de masa intermedia han permanecido esquivos. Creados cuando colapsan las supernovas, los agujeros negros remanentes estelares tienen entre 3 y 10 veces la masa de nuestro sol.
En el otro extremo del espectro, los agujeros negros supermasivos, que acechan en el centro de las galaxias, tienen entre millones y miles de millones de veces la masa de nuestro sol.
Si existieran, los agujeros negros de masa intermedia se situarían en un punto intermedio: de 10 a 10.000 veces más masivos que los agujeros negros estelares remanentes, pero ni de lejos tan masivos como los agujeros negros supermasivos. Aunque estos agujeros negros de masa intermedia deberían existir en teoría, los astrofísicos aún no han encontrado pruebas observacionales irrefutables.
«Su presencia sigue siendo objeto de debate –afirma Kiroglu–. Los astrofísicos han descubierto pruebas de que existen, pero esas pruebas a menudo pueden explicarse por otros mecanismos. Por ejemplo, lo que parece ser un agujero negro de masa intermedia podría ser en realidad la acumulación de agujeros negros de masa estelar».
Para explorar el comportamiento de estos objetos evasivos, Kiroglu, Frederic Rasio, catedrático Joseph Cummings de Física y Astronomía en Weinberg y miembro del CIERA y coautor del artículo, y su equipo desarrollaron nuevas simulaciones hidrodinámicas.
Primero, crearon un modelo de estrella, formado por muchas partículas. Después, enviaron la estrella hacia el agujero negro y calcularon la fuerza gravitatoria que actúa sobre las partículas durante la aproximación de la estrella.
«Podemos calcular específicamente qué partícula está unida a la estrella y qué partícula está perturbada (o ya no está unida a la estrella)», afirma Kiroglu.
Mediante estas simulaciones, Kiroglu y su equipo descubrieron que las estrellas podían orbitar un agujero negro de masa intermedia hasta cinco veces antes de ser finalmente expulsadas. En cada vuelta alrededor del agujero negro, la estrella pierde cada vez más masa a medida que se desgarra.
A continuación, el agujero negro expulsa los restos, que se mueven a velocidades abrasadoras, de vuelta a la galaxia. Este patrón repetitivo crearía un impresionante espectáculo de luces que ayudaría a los astrónomos a reconocer -y probar- la existencia de agujeros negros de masa intermedia.
«Es sorprendente que la estrella no se desgarre por completo –reconoce Kiroglu–. Algunas estrellas podrían tener suerte y sobrevivir al evento. La velocidad de eyección es tan alta que estas estrellas podrían identificarse como estrellas de hipervelocidad, que se han observado en los centros de las galaxias».
A continuación, Kiroglu planea simular diferentes tipos de estrellas, incluidas estrellas gigantes y estrellas binarias, para explorar sus interacciones con los agujeros negros.
