Un enjambre de agujeros negros podría acechar en el polvoriento núcleo de nuestra galaxia

Fuente Science Alert

Hay un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Allí también hay una gran cantidad de otras cosas: estrellas jóvenes, gas, polvo y agujeros negros de masa estelar. Es un lugar lleno de actividad.

Además, está rodeado por un velo de gas y polvo interestelar, lo que significa que no podemos observar la región en luz visible. Podemos observar estrellas en la región a través del infrarrojo y la radio, y parte del gas allí emite luz de radio, pero los agujeros negros de masa estelar siguen siendo, en gran medida, un misterio.

Un gran desafío es que no tenemos una buena medida de cuántos agujeros negros hay. Los modelos tradicionales de formación estelar sugieren que podría haber tan solo 300 en la región más cercana al agujero negro supermasivo Sagitario A*.

Otros modelos sugieren que la propia formación de Sagitario A* podría haber desencadenado la formación de cientos de agujeros negros de masa estelar. Pero un nuevo estudio publicado en Astronomy & Astrophysics sugiere que el número de agujeros negros de masa estelar es mucho mayor.

La idea tras este nuevo modelo es que, en comparación con el resto de la galaxia, la región central cercana a Sgr A* es densa, con abundante gas y polvo. Esto significa que grandes estrellas de tipo O y tipo B pueden formarse fácilmente.

Estas estrellas tienen vidas muy cortas, por lo que morirían como supernovas. Sus núcleos colapsarían formando agujeros negros, y el resto de su material se desprendería y quedaría disponible para formar nuevas estrellas. Con el tiempo, los agujeros negros en la región se acumularían a medida que nacieran y desaparecieran nuevos ciclos de estrellas.

Con el tiempo, la región se poblaría de suficientes agujeros negros como para que las colisiones entre estrellas y agujeros negros fueran comunes. Los agujeros negros desgarrarían las estrellas gradualmente, revolviendo la región para acelerar la formación de estrellas y agujeros negros. Los autores denominan a este modelo el «triturador de estrellas».

Si este modelo es correcto, el centro de nuestra galaxia podría contener millones o miles de millones de agujeros negros de masa estelar por pársec cúbico. Cualquier estrella que entrara en esa región lo haría a su propio riesgo. Es una idea fascinante, pero ¿cómo podríamos demostrarlo? Para ello, los autores recurren a un concepto estadístico conocido como tiempo de colisión.

Para una densidad dada de agujeros negros en la región, existe un tiempo promedio antes de que una estrella y un agujero negro colisionen. Este tiempo de colisión depende del número de agujeros negros en la región y del tamaño de la estrella. Obviamente, cuanto mayor sea el número de agujeros negros, menor será el tiempo de colisión, pero también cuanto mayor sea la estrella, mayor será la probabilidad de colisión.

El equipo calculó los tiempos de colisión para diversas distribuciones y luego comparó sus resultados con lo que observamos. Dado que las estrellas más grandes en el centro de la galaxia son las más fáciles de detectar, tenemos una buena idea de cuántas hay. Según las observaciones, hay menos estrellas de tipo O más grandes en la región en comparación con otras partes de la Vía Láctea.

Esto sugiere que las estrellas de tipo O experimentan desgaste por agujeros negros. Existen numerosas estrellas de tipo B más pequeñas en la región, lo que sugiere que no se encuentran con agujeros negros con frecuencia. Basándose en sus estadísticas, los autores argumentan que hay alrededor de 100 millones de agujeros negros por pársec cúbico en la región alrededor de Sgr A*.

Los autores también señalan que este modelo explicaría la presencia de estrellas hiperveloces en el halo de nuestra galaxia. Conocemos alrededor de una docena de estrellas con velocidades tan altas que escaparían de nuestra galaxia.

Una forma de que una estrella alcance dicha velocidad es tener un encuentro cercano con un agujero negro. La cantidad de estrellas hiperveloces que observamos podría deberse a encuentros cercanos en el centro de la Vía Láctea.

Referencia

• Jaroslav Haas, Pavel Kroupa, Ladislav Šubr, Myank Singhal. «The star grinder in the Galactic centre. Uncovering the highly compact central stellar-mass black hole cluster». https://arxiv.org/abs/2503.15598