Cuando se trata del tamaño de los agujeros negros, hay una brecha notable en el medio. Los astrónomos han descubierto docenas de pequeños y decenas de gigantescos, pero solo un puñado de medianos.
Ahora, los investigadores han agregado otro potencial agujero negro de tamaño mediano a la pila, y es voraz: en una galaxia enana distante, los astrónomos han atrapado a esta bestia cósmica en el acto de devorar una estrella y arrojar migajas brillantes. Si se pueden encontrar más comedores desordenados de esta manera, podría reforzar una teoría de larga data: que los agujeros negros de tamaño mediano son las semillas de las que crecen sus primos supermasivos.
Saber cuántas galaxias enanas albergan agujeros negros de tamaño mediano «será un gran avance», dice Igor Chilingarian, astrofísico de la Universidad de Harvard que no participó en el estudio. «No solo responderá la pregunta sobre la siembra de agujeros negros», dice, sino que también podría ayudar a comprender cómo se forman las galaxias.
El agujero negro de tamaño mediano fue embolsado por el Young Supernova Experiment (YSE), una colaboración de astrónomos que busca principalmente estrellas que exploten al final de sus vidas. El equipo usa Pan-STARRS, un par de telescopios de 1,8 metros en Hawái, para observar la misma porción de cielo cada pocos días; la esperanza es atrapar una explosión de supernova en las primeras horas o días después de que comience.
Pero en junio de 2020, los astrónomos atraparon algo más en su red: un objeto que brillaba rápidamente en una galaxia enana a casi mil millones de años luz de distancia. «Tuvimos mucha, mucha suerte», dice la autora principal Charlotte Angus de la Universidad de Copenhague. “Simplemente saltamos sobre él”. Continuaron observando el objeto, denominado AT 2020neh, durante los siguientes días y semanas utilizando varios telescopios terrestres, así como el Telescopio Espacial Hubble. Su curva de luz, cómo cambia su brillo con el tiempo, alcanzó su punto máximo después de poco más de 13 días y luego comenzó una disminución lenta y prolongada.
La forma de la curva de luz y las características del espectro de luz no coincidían con las de una supernova; parecía más un evento de interrupción de las mareas (TDE), el espectáculo de luces que se presenta cuando un agujero negro gigante que contiene millones o incluso miles de millones de masas solares destroza una estrella, consumiendo parte de ella y rociando el resto en un brillante arco sobrecalentado.
Pero el objeto alcanzó su brillo máximo más del doble de rápido que en un TDE típico. Los teóricos que modelan estos eventos predicen que los agujeros negros más pequeños producen TDE de picos rápidos. Usando tales modelos, el equipo calculó que la curva de luz de AT 2020neh podría haber sido producido por un agujero negro con una masa de entre 100.000 y 1 millón de solesinforman hoy en Naturaleza Astronomía. “Yo diría que este es el escenario más probable”, dice Chilingarian. «Todavía sabemos muy poco sobre estos eventos para estar 100% seguros».
Los astrónomos creen que todas las galaxias de tamaño normal tienen un agujero negro supermasivo en el centro. Pero es una pregunta abierta si las galaxias enanas, como aquella en la que se encontró AT 2020neh, contienen agujeros negros de tamaño mediano. Debido a que las galaxias enanas son pequeñas y débiles, «son muy difíciles de detectar», dice Angus.
Con su aparente TDE de tamaño mediano, los investigadores de YSE se han topado con una nueva forma de detectar agujeros negros de tamaño mediano en galaxias enanas. Si pueden detectar una muestra lo suficientemente grande, pueden encontrar si el tamaño de los agujeros negros centrales crece al mismo ritmo que el tamaño de la galaxia, algo que ya se ha visto en galaxias más grandes. Si esa relación se extiende desde las galaxias enanas hasta las grandes, respalda la idea de que las galaxias crecen a través de la fusión de las más pequeñas, en lugar de fusionarse a partir de una gigantesca nube de gas. Cómo se forman y crecen las galaxias es una de las grandes incógnitas en astrofísica, una que los astrónomos esperan que los nuevos telescopios espaciales de visión aguda, como el recientemente lanzado Telescopio Espacial James Webb, arrojen luz.
El proyecto YSE probablemente solo hará una pequeña contribución a ese proyecto; Angus estima que puede detectar solo un puñado más de TDE de galaxias enanas. Pero cuando el Observatorio Vera C. Rubin, un telescopio de exploración con un espejo de 8,4 metros, comience a funcionar el próximo año, podrá ver más profundamente en el espacio en un área más amplia. Se espera que ese alcance encuentre hasta 80,000 TDE en su encuesta de 10 años, por lo que las perspectivas son buenas.
