Un extraordinario sistema trinario de agujeros negros es el primero de su clase jamás hallado
Un descubrimiento único en la constelación de Cygnus
En la constelación de Cygnus, a unos 7.800 años luz de la Tierra, se encuentra una verdadera rareza cósmica: el sistema V404 Cygni, hogar de un agujero negro conocido por su comportamiento intrigante e impredecible. Recientemente, este sistema reveló otra sorpresa a los científicos: una compañera binaria oculta, una estrella en una amplia órbita que tarda aproximadamente 70.000 años en completarse.
Dado que V404 Cygni ya tiene una estrella compañera cercana que completa su órbita cada 6,5 días, el descubrimiento de este tercer objeto convierte el sistema en una configuración «trinaria». Es la primera vez que vemos una configuración de este tipo y podría ayudar a aclarar cómo se forman los agujeros negros, ya que las teorías actuales sugieren que una explosión de supernova -el proceso por el que se cree que se originan los agujeros negros de masa estelar- normalmente destruiría la frágil conexión gravitatoria de una órbita tan distante.
«Pensamos que la mayoría de los agujeros negros se forman a partir de explosiones violentas de estrellas, pero este descubrimiento nos hace cuestionar esa teoría», afirma Kevin Burdge, físico del MIT.
«Este sistema es un descubrimiento increíble para la evolución de los agujeros negros, y también plantea la posibilidad de que haya otros sistemas triples similares por ahí.»
Pruebas de un sistema triple
De hecho, hemos sabido de la segunda estrella en el sistema V404 Cygni durante décadas; hasta ahora, los astrónomos pensaban que era simplemente una estrella cercana sin relación directa con el agujero negro. Sin embargo, los datos de la misión Gaia, de la Agencia Espacial Europea, que cartografía la posición, dirección y velocidad de los objetos en la Vía Láctea, indicaban algo más complejo.
V404 Cygni y la estrella supuestamente no relacionada se mueven en la misma dirección y a la misma velocidad, lo que sugiere una conexión gravitatoria entre ellas.
«No se trata de una coincidencia», afirma Burdge. Observamos dos estrellas que se mueven juntas porque una débil fuerza gravitatoria las une, formando un sistema triple».
Estas pruebas apoyan la teoría de que los agujeros negros se forman a partir de explosiones de supernova, las gigantescas erupciones de estrellas moribundas que liberan el material exterior mientras el núcleo colapsa para formar un agujero negro. Sin embargo, algunos agujeros negros también pueden formarse mediante un proceso llamado colapso directo, en el que la estrella masiva implosiona completamente, sin una explosión violenta.
En este modelo de colapso directo, hay pocas pruebas que observar porque no hay residuos característicos de las supernovas. Aquí es precisamente donde V404 Cygni resulta especialmente interesante: si la explosión de una supernova se produce de forma asimétrica, la energía desigual crea un «empujón» para el agujero negro recién formado.
El reto de la amplia órbita y la conexión gravitatoria
Sin embargo, la gran distancia entre el agujero negro y la estrella recién descubierta -aproximadamente 3.500 unidades astronómicas- hace difícil conciliar esta idea con su débil conexión gravitatoria. Probablemente, una supernova habría roto fácilmente este vínculo.
La gran separación orbital también hace difícil explicar esta configuración mediante la captura gravitatoria entre dos objetos que pasan. Tras realizar miles de simulaciones, Burdge y su equipo llegaron a la conclusión de que la explicación más plausible es que los tres objetos ya estaban unidos gravitatoriamente cuando se formó el agujero negro y que el mecanismo de formación consistió en un colapso directo.
Nuestras simulaciones muestran que la forma más viable de existencia de este sistema triple es el colapso directo», afirma Burdge.
Este descubrimiento proporciona la mejor prueba hasta ahora del modelo de colapso directo en la formación de agujeros negros, reforzando esta teoría como una explicación válida para los casos en los que una supernova no explica el origen de un agujero negro».
Podría haber otros sistemas triples, con agujeros negros en órbitas amplias, que aún no hemos detectado debido a la naturaleza sigilosa de estos objetos. Encontrar más sistemas como éste podría ayudarnos a comprender cómo se forman los agujeros negros y por qué, en algunos casos, colapsan directamente en lugar de explotar en una supernova.
O hemos tenido mucha suerte, o los sistemas ternarios son comunes», afirma el astrónomo de Caltech Kareem El-Badry.
«Si son comunes, esto podría responder a antiguas preguntas sobre cómo se forman los agujeros negros binarios. Los triples crean vías evolutivas que no son posibles para los binarios puros.»
Ya se había sugerido antes que las parejas de agujeros negros podrían formarse principalmente a través de la evolución de los triples, pero hasta ahora faltaban pruebas directas.»
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