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Dos equipos de científicos afirman haber detectado un agujero negro errante gracias al fenómeno de microlente gravitatoria.

Un agujero negro es, por definición, invisible. Podemos atisbar algo de estos objetos cuando están rodeados de un disco de acreción y este emite radiación o bien cuando forman parte de una binaria y se ven los rayos X cuando el material de la estrella cae sobre el agujero negro.

También podemos saber sobre ello cuando dos agujeros negros colisionan y emiten ondas gravitacionales que ahora podemos detectar con inteferómetros como LIGO. Finalmente, si su tamaño es muy grande y están cerca de nosotros ahora se puede ver radiación de ese disco gracias a la colaboración EHT.

Pero todos estos casos son raros. La mayoría de los agujeros negros de tamaño estelar son de masa estelar, no poseen dicho disco, ni forman parte de un sistema binario ni pueden colisionar con otro fácilmente.

Para poder saber de la existencia de este tipo de agujeros negros, los astrónomos los han estado buscando a través de eventos de microlente gravitatoria, donde el agujero negro distorsiona la luz de las estrellas que pueda haber detrás. El fenómeno cambia temporalmente tanto el brillo como la posición aparente de la estrella del fondo.

Un equipo dirigido por UC Berkeley puede haber encontrado el primer agujero negro errante, aunque se necesitan más datos para descartar que sea una estrella de neutrones. De hecho hay dos estudios que proporcionan horquillas de masas diferentes para este mismo objeto.

Este sería el primer agujero negro o estrella de neutrones que vaga libremente descubierto con microlente gravitacional. Gracias al fenómeno de microlente gravitatoria es posible no solo saber de la existencia de este tipo de objetos, sino que además permite estimar su masa.

Las explosiones de supernova de tipo II tienen que haber generado una gran cantidad de agujeros negros. Se estima que debe de haber cientos de millones de ellos dispersos por toda la galaxia de la Vía Láctea. El problema es que los agujeros negros aislados son invisibles.

Ahora parece que se ha descubierto por primera vez lo que puede ser un agujero negro que flota libremente al observar la variación del brillo de una estrella más distante a medida que su luz se distorsiona por el fuerte campo gravitacional del objeto. A este fenómeno se le denomina microlentes gravitatoria y produce un aumento momentáneo del brillo de la estrella que hay detrás.

El objeto que produjo el fenómeno de microlente gravitatoria parecía oscuro y, por lo tanto, no era una estrella corriente. El brillo de la estrella del fondo cambió durante bastante tiempo: casi 300 días. Además, la distorsión de la posición de la estrella de fondo también fue duradera. Esto hacía sospechar de que se trataba de un agujero negro.

Es más probable que los eventos largos de microlente se deban a los agujeros negros, pero esto no es una garantía, porque la duración del episodio de brillo no solo depende de cuán masiva sea la lente de primer plano, sino también de lo rápido se mueven la lente de primer plano respecto a la estrella de fondo.

El equipo de UC Berkeley estima que la masa del objeto compacto invisible es entre 1,6 y 4,4 veces la del sol. Se cree que la explosión de supernova no puede generar agujeros negros con una masa menores a las 2,2 masas solares, pues por debajo de eso se genera una estrella de neutrones. Así que la horquilla dado por Berkeley permite que el objeto sea una estrella de neutrones errante.

Las estrellas de neutrones también son objetos densos y muy compactos, pero su gravedad se equilibra con la presión interna de neutrones, lo que evita un mayor colapso en un agujero negro. Este tipo de objetos también pueden producir un fenómeno de microlente gravitatoria.

Ya sea un agujero negro o una estrella de neutrones, este objeto es el primer remanente estelar «oscuro» descubierto mientras deambula por la galaxia sin estar asociado a otra estrella.

Determinar cuántos de estos objetos compactos pueblan la galaxia de la Vía Láctea ayudará a los astrónomos a comprender mejor la evolución de las estrellas. Puede que incluso se llegue a detectar agujeros negros primordiales producidos durante el Big Bang.

El análisis en el que se basa este estudio incluye cuatro eventos de microlente que el equipo concluyó que no fueron causados por un agujero negro, aunque dos probablemente fueron causados por una enana blanca o una estrella de neutrones. El equipo también concluyó que la población probable de agujeros negros en la galaxia es de 200 millones, más o menos lo que predicen los teóricos.

Otro equipo diferente, en concreto del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, analizó el mismo evento de microlente y afirma que la masa del objeto compacto está más cerca de las 7,1 masas solares, lo que indiscutiblemente haría que este objeto fuera clasificado como un agujero negro.

Ambos equipos usaron los mismos datos fotométricos y astrométricos. Los datos provinienen de dos estudios de microlente: el Experimento de Lente Gravitacional Óptica (OGLE), que emplea un telescopio de 1,3 metros en Chile operado por la Universidad de Varsovia, mientras que el experimento de Observaciones de Microlente en Astrofísica (MOA) está montado en un telescopio de 1,8 metros en Nueva Zelanda y es operado por la Universidad de Osaka. Los datos astrométricos provienen del Telescopio Espacial Hubble de la NASA (STScI).

Aunque se trate del mismo objeto, debido a provenir los datos de programas de observación diferentes, tiene dos nombres: MOA-2011-BLG-191 y OGLE-2011-BLG-0462 o OB110462, para abreviar.

Si bien estas dos campañas de observación descubren alrededor de 2000 casos de microlente cada año en nuestra galaxia, la adición de datos astrométricos es lo que permitió a los dos equipos determinar la masa del objeto compacto y su distancia a la Tierra.

El equipo dirigido por UC Berkeley estima que se encuentra entre 2280 y 6260 años luz de distancia a nosotros en dirección al centro de la Vía Láctea y cerca del gran bulto que rodea el agujero negro masivo central de la galaxia. El grupo STScI estimó que se encuentra a unos 5153 años luz de distancia.

Ambos equipos también estimaron la velocidad del objeto. El equipo de UC Berkeley encontró una velocidad relativamente tranquila, menos de 30 kilómetros por segundo. El equipo de STScI encontró una velocidad inusualmente grande de 45 km/s, lo que se interpreta como el resultado del empujón adicional que el supuesto agujero negro recibió de la explosión de supernova que lo generó.

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Fuentes y referencias:
Preprint en ArXiv.
Preprint en ArXiv.
Fotos: STScI/NASA/ESA
Esquema: NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted.