Una nueva clase de objetos extraños ha sido descubierta en el centro de nuestra galaxia, no lejos del agujero negro supermasivo llamado Sagitario A.
Descritos en Nature, estos objetos se ven compactos la mayor parte del tiempo y se estiran cuando sus órbitas los acercan más al agujero negro. Sus órbitas oscilan entre cien y mil años, añade la autora principal Anna Ciurlo, investigadora postdoctoral de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA).
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"Estos objetos parecen gas y se comportan como estrellas", explica la coautora del hallazgo profesora de Astrofísica y directora del Grupo de Centros Galácticos de la UCLA.
El grupo de investigación de Ghez identificó un objeto inusual en el centro de nuestra galaxia en 2005, que más tarde se denominó G1. En 2012, astrónomos de Alemania hicieron un sorprendente descubrimiento de un extraño objeto llamado G2 en el centro de la Vía Láctea que hizo un acercamiento cercano al agujero negro supermasivo en 2014.
Ghez y su equipo de investigación creen que G2 son probablemente dos estrellas que habían estado orbitando el agujero negro en tándem y se fusionaron en una estrella extremadamente grande, envuelta en gas y polvo inusualmente espeso.
"En el momento del acercamiento más cercano, G2 tenía una firma realmente extraña. Lo habíamos visto antes, pero no parecía demasiado peculiar hasta que se acercó al agujero negro y se alargó, y gran parte de su gas se desgarró. Pasó de ser un objeto bastante inocuo cuando estaba lejos del agujero negro a uno que estaba realmente estirado y distorsionado en su aproximación más cercana y perdió su capa exterior, y ahora se está volviendo más compacto nuevamente", explica Ghez.
"Una de las cosas que ha entusiasmado a todo el mundo acerca de los objetos G es que las cosas que son arrancadas de ellos por las fuerzas de marea al ser barridas por el agujero negro central deben inevitablemente caer en el agujero negro", explica el coautor Mark Morris, profesor de física y astronomía de la UCLA.
"Cuando eso ocurra, podría ser capaz de producir un impresionante espectáculo de fuegos artificiales, ya que el material que se come el agujero negro se calentará y emitirá abundante radiación antes de desaparecer a través del horizonte de eventos", prosigue.
El grupo de investigación de Ghez informa la existencia además de cuatro objetos más que llaman G3, G4, G5 y G6. Los investigadores han determinada cada una de sus órbitas. Mientras que G1 y G2 tienen órbitas similares, los cuatro nuevos objetos tienen órbitas muy diferentes.
Ghez cree que los seis objetos eran estrellas binarias, un sistema de dos estrellas que orbitan entre sí, que se fusionaron debido a la fuerte fuerza gravitacional del agujero negro supermasivo. La fusión de dos estrellas lleva más de un millón de años en completarse, precisa.
"Las fusiones de estrellas pueden estar ocurriendo en el universo con más frecuencia de lo que pensábamos, y probablemente son bastante comunes", señala Ghez.
"Los agujeros negros pueden estar impulsando a las estrellas binarias a fusionarse. Es posible que muchas de las estrellas que hemos estado observando y no entendiendo puedan ser el producto final de las fusiones que ahora están tranquilas. Estamos aprendiendo cómo evolucionan las galaxias y los agujeros negros. La forma en que las estrellas binarias interactúan entre sí y con el agujero negro es muy diferente de cómo las estrellas individuales interactúan con otras estrellas individuales y con el agujero negro", continúa.
Ciurlo notó que si bien el gas de la capa externa de G2 se estiró drásticamente, su polvo dentro del gas no se estiró demasiado. "Algo debe de haberlo mantenido compacto y haberle permitido sobrevivir a su encuentro con el agujero negro --aventura--. Esto es evidencia de un objeto estelar dentro de G2".
"El conjunto de datos único que el grupo del profesor Ghez ha reunido durante más de 20 años es lo que nos permitió hacer este descubrimiento. Ahora tenemos una población de objetos 'G', por lo que no se trata de explicar un 'evento único' como G2", añade Ciurlo.
Los investigadores hicieron observaciones desde el Observatorio WM Keck en Hawai y utilizaron una tecnología potente que Ghez ayudó a promover, llamada óptica adaptativa, que corrige los efectos distorsionadores de la atmósfera de la Tierra en tiempo real. Realizaron un nuevo análisis de 13 años de sus datos de la Iniciativa de Órbitas del Centro Galáctico de la UCLA.
En septiembre de 2019, el equipo de Ghez informó que el agujero negro se está volviendo más hambriento y no está claro por qué. El estiramiento de G2 en 2014 pareció extraer gas que recientemente pudo haber sido tragado por el agujero negro, señala el coautor Tuan Do, científico investigador de UCLA y subdirector del Grupo Centro Galáctico. Las fusiones de estrellas podrían alimentar el agujero negro.
El equipo ya ha identificado algunos otros candidatos que pueden ser parte de esta nueva clase de objetos, y continúa analizándolos. Ghez señala que el centro de la galaxia de la Vía Láctea es un entorno extremo, a diferencia de nuestro rincón menos agitado del universo.
"La Tierra está en los suburbios en comparación con el centro de la galaxia, que está a unos 26 mil años luz de distancia. El centro de nuestra galaxia tiene una densidad de estrellas mil millones de veces más alta que nuestra parte de la galaxia. La atracción gravitacional es mucho más fuerte. Los campos magnéticos son más extremos. El centro de la galaxia es donde ocurre la astrofísica extrema", añade Ghez.
Ghez destaca que esta investigación ayudará a enseñarnos lo que está sucediendo en la mayoría de las galaxias. En julio de 2019, su equipo de investigación informó sobre la prueba más exhaustiva de la icónica teoría general de la relatividad de Einstein cerca del agujero negro. Llegaron a la conclusión de que la teoría de Einstein pasó la prueba y es correcta, al menos por ahora.
amt