Qué es un agujero negro estelar y por qué no es peligroso el localizado cerca de la Tierra

Astrónomos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) han descubierto el agujero negro estelar más masivo en nuestra galaxia, y el más cercano a la Tierra (hasta la fecha). Está situado a tan solo 2 000 años luz de nuestro planeta.

Hablamos de Gaia BH3, una mole de 33 masas solares y unos 97 kilómetros de radio. Tras él, el siguiente agujero negro estelar más masivo conocido en nuestra galaxia es Cygnus X-1, con 21 masas solares.

Ante la noticia de un agujero negro cercano a la Tierra crece la sombra de la ficción: ¿cuánto va a tardar en devorarnos?

Gaia BH3 es masivo, pero no va a comerse a nadie (solo material estelar circundante). Y con diferencia, no se trata del agujero negro de mayor masa: este récord lo ostenta Sagitario A* (o SgrA*), en el centro de la Vía Láctea.

La diferencia entre Gaia BH3 y Sagitario A*

Los astrónomos, cada vez más afinados, distinguen distintos tipos de agujeros negros: de origen estelar y supermasivos. Además, existe un tercer grupo, los denominados agujeros negros primordiales, originados en los primeros instantes del universo. Hasta la fecha, no se ha observado ningún agujero negro primordial, pero sí estelares y supermasivos.

Los de origen estelar, con masas que oscilan entre tres y docenas de veces la masa solar, merodean nuestra propia galaxia (como el recién descubierto, Gaia BH3). Realmente son una “pequeñez cósmica” comparados con los del segundo grupo, millones de veces más masivos que nuestro Sol. Generalmente, estos colosos están situados en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la nuestra, como en el caso de Sagitario A*.

Los agujeros negros estelares detectados hasta la fecha

Los agujeros negros de tipo estelar se forman al final de la vida de una estrella masiva. Cuando ésta agota todo su combustible, su núcleo (que es el lugar donde producen las reacciones termonucleares que generan su energía) colapsa sobre sí mismo y comprime la estrella muerta hacia una región de tamaño cero y densidad infinita: la singularidad.

Se estima que en la Vía Láctea existen entre 10 millones y mil millones de agujeros negros estelares, con masas superiores a 3 veces la de nuestro Sol. Aunque este número tan elevado pudiera suponer un peligro para nuestro planeta, no tenemos que preocuparnos en absoluto.

El peligro real de un agujero negro sería acercarse demasiado a él (en concreto, a una región denominada “horizonte de sucesos”). Si bien Gaia BH3 está “relativamente cerca” en términos astronómicos, estamos muy alejados de esta superficie de no retorno. Y lo mismo ocurre con los agujeros negros estelares que pueblan la Vía Láctea.

De hecho, si nuestro Sol fuera sustituido en este mismo instante por un agujero negro de masa equivalente, nuestro planeta seguiría orbitando este nuevo objeto, de tan sólo 3 km de radio, tal como lo hace ahora.

Entre los agujeros negros estelares de nuestra galaxia, la misión Gaia descubrió previamente dos de ellos: Gaia BH1, a tan sólo 1 500 años luz de nosotros (pero 3 veces menos masivo que BH3), y Gaia BH2, a 3 800 años luz de la Tierra y con 9 masas solares (el menos masivo de los tres).

La estrella y el agujero negro estelar Gaia BH3

Acompañando a Gaia BH3, una estrella gigante de masa algo menor que nuestro Sol (y con un radio 5 veces mayor) orbita alrededor del centro de masas común de este peculiar sistema binario, situado en la constelación del Águila. El observatorio espacial Gaia detectó la estrella gigante. Aparentemente, nada particular en la Vía Láctea.

Sin embargo, después de 5 años de observaciones astronómicas, los científicos llegaron a la conclusión de que el movimiento de este astro no correspondía al de una estrella solitaria. Debía existir un compañero invisible mucho más masivo que ella, es decir, un agujero negro de origen estelar (Gaia BH3) de hasta 50 veces la masa de su estrella compañera.

La estrella gigante describe una órbita muy elíptica alrededor de Gaia BH3 (con un período de rotación de unos 11.6 años) y alcanza una distancia máxima de separación de 29 unidades astronómicas. Es decir, el equivalente a la distancia entre el Sol y Neptuno.

En su periastro (o distancia de mínima aproximación), la distancia entre ambos objetos se reduce a 4.5 unidades astronómicas (similar a la separación entre el Sol y Júpiter).

Cómo se descubrió el agujero negro Gaia BH3

A partir de los datos de la misión Gaia, los astrónomos observaron un particular movimiento de “bamboleo” en nuestra estrella gigante, impuesto por un objeto muy masivo: el agujero negro estelar Gaia BH3.

Este método de detección –denominado método de la velocidad radial– es ampliamente utilizado para encontrar exoplanetas. Se basa en la detección de variaciones en la velocidad de una estrella cuando un objeto compacto (e invisible) gira alrededor de ella. En nuestro caso, es la estrella la que orbita el agujero negro, siendo este método totalmente aplicable.

A medida que este desconocido astro gira alrededor de su estrella, la influencia gravitacional del mismo provoca un movimiento hacia atrás y adelante de la estrella anfitriona, desplazando el espectro de absorción de esta última por efecto Doppler.

De esta forma, al observar el espectro de una determinada estrella podemos deducir si ésta se mueve periódicamente debido a la influencia gravitatoria de un acompañante invisible, e inferir detalles de la masa y órbita de este último.

Por otro lado, para confirmar este descubrimiento, la misión Gaia utilizó datos de observatorios terrestres como el Very Large Telescope (VLT) de Chile, permitiendo medir con extraordinaria precisión la masa del agujero negro estelar Gaia BH3.

El movimiento retrógrado del sistema binario Gaia BH3

Otra característica a tener en cuenta de este sistema estrella-agujero negro es su propio movimiento por el cosmos. Aunque actualmente se encuentra cerca del plano de nuestra galaxia, esta particular pareja está ubicada en los alrededores de la Vía Láctea (el denominado halo galáctico).

Pero aún más, Gaia BH3 sigue un movimiento retrógrado en su viaje por el cosmos, moviéndose en sentido contrario a la mayoría de las estrellas de nuestra galaxia (incluido el Sol).

Es previsible que futuras observaciones de la misión Gaia (en colaboración con observatorios terrestres como el VLT) desvelen nuevos datos sobre nuestro nuevo compañero en la Vía Láctea, en particular si está devorando materia circundante. Pero, no, no va a tragarse la Tierra.

Óscar del Barco Novillo, Profesor asociado. Departamento de Física (área de Óptica)., Universidad de Murcia

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.