A la caza del segundo agujero negro supermasivo más próximo a la Tierra

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Con una masa de tres millones de soles, Leo I* es invisible para los astrónomos. Pero un nuevo método podría ayudar a observarlo.

El agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra se encuentra justo en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Se llama Sagitario A*, está a unos 26.000 años luz de nosotros y tiene una masa equivalente a la de cuatro millones de soles.

Pero no es el único ‘monstruo’ de este tipo que tenemos cerca. Los astrónomos, en efecto, saben que también una pequeña galaxia satélite de la nuestra, llamada Leo I y situada ‘solo’ a 820.000 años luz de distancia, alberga un agujero negro de tamaño similar, uno que sin embargo aún no hemos conseguido observar.

‘Ver’ un agujero negro, por muy grande que sea, no es una tarea sencilla. Baste recordar que el que tenemos más a mano, el de nuestra propia galaxia, solo pudo ser fotografiado por primera vez este mismo año. Y que aparte del ‘nuestro’ solo tenemos imágenes de otro agujero negro supermasivo mucho más lejano (M87*, a 54 millones de años luz) y mucho más grande, (unos 6.000 millones de masas solares), fotografiado en 2019. Y ahí se acaba la lista.

Tres millones de soles

Pero veamos. La existencia de Leo I* fue sugerida por primera vez en 2021, cuando un equipo de astrónomos notó que las órbitas de las estrellas se aceleraban a medida que se acercaban al centro de la galaxia enana, una señal reveladora de la enorme atracción gravitatoria propia de un gran agujero negro.

Y fue así, calculando la aceleración de las estrellas a medida que eran atraídas por el campo gravitatorio del agujero negro, como los investigadores dedujeron que Leo I* tiene aproximadamente tres millones de veces la masa de nuestro Sol. Es decir, que es apenas un 25% más pequeño que Sagitario A*. Sin embargo, y a pesar de que los efectos gravitatorios revelaron de forma indirecta la presencia del agujero negro, verlo es un desafío totalmente diferente. Ahora, un equipo de investigadores del Centro de Astrofísica del Harvard Smithsonian acaba de proponer un método para conseguirlo. El trabajo se publica en ‘Astrophysical Journal Letters‘.

«Los agujeros negros -explica Fabio Pacucci, que junto al astrofísico de Harvard Avi Loeb es el autor principal del artículo- son objetos muy esquivos y, a veces, disfrutan jugando al escondite con nosotros. Los rayos de luz no pueden escapar de sus horizontes de eventos, pero el entorno que los rodea puede ser extremadamente brillante, si cae suficiente material en su pozo gravitacional. Pero si un agujero negro no acumula masa no emite luz y se vuelve imposible de encontrar con nuestros telescopios«.

Un agujero negro inactivo

Ese es precisamente el caso de Leo I*. La galaxia enana que lo alberga no tiene suficiente gas para alimentarlo, de modo que permanece inactivo y, de hecho, invisible. Recordemos que las fotografías que tenemos de M87* y Sagitario A* muestran, en ambos casos, brillantes anillos anaranjados con los respectivos agujeros negros en su interior. Esos anillos están hechos de la materia que gira muy rápidamente alrededor de los dos agujeros negros antes de ser engullida, emitiendo una brillante radiación que puede ser captada por los telescopios. Pero si no hay materia que engullir no hay anillo brillante alrededor del agujero negro, y éste permanece del todo invisible.

Según Pacucci y sus colegas, sin embargo, podría existir una forma de echarle un buen vistazo a Leo I*. «En nuestro estudio -explica el científico- sugerimos que una pequeña cantidad de masa perdida por las estrellas que deambulan cerca del agujero negro podría proporcionar la tasa de acreción necesaria para observarlo. Las estrellas viejas se vuelven muy grandes y rojas, las llamamos estrellas gigantes rojas. Las gigantes rojas suelen tener fuertes vientos que transportan una fracción de su masa al medio ambiente. El espacio alrededor de Leo I* parece contener suficientes de estas estrellas antiguas para que sea observable».

«Observar Leo I* podría ser innovador -dice por su parte Avi Loeb-. Sería el segundo agujero negro supermasivo más cercano después del que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, con una masa muy similar pero alojado en una galaxia mil veces más pequeña que la Vía Láctea. Este hecho desafía todo lo que sabemos sobre cómo coevolucionan las galaxias y sus agujeros negros supermasivos centrales. ¿Cómo terminó naciendo un bebé tan grande de un padre tan delgado?«.

Un tamaño desconcertante

Décadas de estudios muestran que la mayoría de las galaxias masivas albergan un agujero negro supermasivo en su centro, y la masa del agujero negro no suele superar la décima parte de la masa total del esferoide de estrellas que lo rodea.

«En el caso de Leo I -continúa Loeb- esperaríamos un agujero negro mucho más pequeño. En cambio, esta pequeña galaxia parece contener un agujero negro de varios millones de veces la masa del Sol, similar al que alberga la Vía Láctea. Esto es emocionante porque la ciencia suele avanzar más cuando sucede lo inesperado.»

¿Para cuándo entonces una imagen de Leo I*? Según Pacucci «aún no hemos llegado a eso». Pero el equipo ha conseguido tiempo de uso del Observatorio espacial de rayos X Chandra y del radiotelescopio Very Large Array, en Nuevo México, y actualmente está analizando los datos obtenidos. «Leo I* está jugando al escondite -afirma Pacucci- pero emite demasiada radiación como para pasar inadvertido durante mucho más tiempo».