Científico del Instituto de Astrofísica UNAB participa de hallazgo astronómico mundial

La Colaboración Gaia, un grupo de científicos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, recientemente descubrió el agujero negro más masivo de la Vía Láctea, equivalente a cerca de 33 masas solares.

Hasta ahora, los agujeros negros de este tamaño solo habían sido detectados en galaxias distantes por la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA, gracias a la observación de ondas gravitacionales. Esta es la primera vez que se detecta un agujero negro de origen estelar y de este tamaño en nuestra galaxia, y por observación, no mediante ondas gravitacionales. El increíble descubrimiento, cuyo autor principal es Pasquale Panuzzo del Centro Nacional para la Investigación Científica, Observatorio de París, Francia, fue publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.

La misión Gaia agrupa a cientos de científicos que estudian los movimientos de más de 1.500 millones de estrellas con el fin de realizar un mapeo multidimensional de nuestra Vía Láctea. Para la observación y toma de datos utilizan un satélite que se encuentra orbitando en el espacio desde 2013, acompañando la trayectoria de la Tierra alrededor del Sol. Desde entonces, el satélite ha generado una enorme cantidad de datos y descubrimientos que han sido puestos a disposición de la comunidad científica de manera periódica, en modalidad “ciencia abierta”.

Entre los más de 450 científicos que componen la Colaboración Gaia el único representante de Chile es el académico e investigador del Instituto de Astrofísica de la Universidad Andrés Bello, Laurent Chemin, quien explica cómo se produjo el descubrimiento.

“El Gaia Data Processing and Analysis Consortium (Gaia DPAC) es la colaboración que hace el procesamiento de datos de Gaia. Durante la fase de validación, en el marco de la salida de nuevos datos para la comunidad astronómica mundial para el año 2026, el DPAC observó una estrella gigante y anciana en la constelación de Aquila, a casi 2.000 años luz de la Tierra, que tenía un movimiento y una velocidad muy particulares, que no corresponden a los de una estrella sola”, asegura el académico de la Facultad de Ciencias Exactas de la UNAB, y agrega:

De hecho, se dieron cuenta de que esta estrella orbita alrededor de un objeto invisible, es decir, un objeto que no se ve en imágenes, que no emite luz. Con una masa casi 33 veces la masa del Sol, este objeto invisible solo puede ser un agujero negro inactivo de tipo estelar, es decir, un agujero negro originado por una estrella.

La masa promedio de los agujeros negros de origen estelar conocidos hasta ahora es de alrededor de 10 veces la masa del Sol. El récord lo tenía un agujero negro en un sistema binario de rayos X en la constelación Cygnus (Cyg X-1), cuya masa es de aproximadamente 20 veces la del Sol.

Denominado BH3, este es el tercer agujero negro inactivo detectado por Gaia. “Los dos primeros, BH1 y BH2, corresponden a agujeros negros con una masa cerca de 9 veces la del Sol, entonces son mucho más pequeños que BH3, es por esto que el descubrimiento con datos de Gaia es excepcional. Abre la puerta a muchos más descubrimientos de este tipo en nuestra galaxia, porque la muestra de Gaia es de 1.5 mil millones de estrellas de la Vía Láctea”, agrega.

Descifrando un misterio galáctico

La alta calidad de los datos de Gaia permitió a los científicos determinar la masa de BH3 con un nivel de precisión sin precedentes. “Gaia tiene una precisión angular sin comparación: podríamos ver una moneda de 100 pesos desde la Tierra sobre la superficie de la Luna a 385.000 km de distancia”, ejemplifica Laurent Chemin.

Asimismo, los datos lograron proporcionar la evidencia más directa a la fecha de que los agujeros negros con este nivel de masa sí existen en nuestra galaxia.

“Algunos agujeros negros con una masa tan alta ya habían sido observados, pero en galaxias lejanas y únicamente con telescopios que miden ondas gravitacionales, muy distinto de Gaia, que observa los movimientos de las estrellas y las ondas electromagnéticas”, señala el académico del Instituto de Astrofísica UNAB.

Vista de la Vía Láctea. Gaia BH3 se encuentra en el pin amarillo.

Los astrónomos ahora enfrentan la tarea de explicar el origen de un agujero negro del tamaño de Gaia BH3, con una masa 33 veces la masa del Sol. Los conocimientos actuales sobre cómo evolucionan y mueren las estrellas masivas no alcanzan para explicar cómo se originaron estos agujeros negros, pero la estrella compañera que orbita alrededor de BH3 podría dar un indicio.

Se trata de una estrella gigante anciana, que se formó en los primeros dos billones de años después del Big Bang, cuando nuestra galaxia comenzó a constituirse. Orbita alrededor de BH3 a una distancia cerca de 16 veces la que existe entre la Tierra y el Sol.

“Un punto muy interesante es que logramos medir la composición química de la estrella compañera. Tiene aproximadamente 160 veces menos metales que el Sol. Eso implica que el progenitor estelar del agujero negro debe haber tenido muy pocos metales también”, explica Chemin, agregando que los metales son los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.

“Este resultado está en acuerdo perfecto con algunos modelos desarrollados después del descubrimiento de los agujeros negros estelares con ondas gravitacionales y que indican que este tipo de agujero negro tiene como origen el colapso gravitacional de estrellas muy masivas con deficiencia de metales pesados”.

A juicio de Laurent Chemin, el descubrimiento de Gaia BH3 abre todo un nuevo ámbito de investigación y reafirma que el trabajo de la colaboración Gaia tiene mucho que contribuir para descifrar los misterios de nuestra Vía Láctea.

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