Los agujeros negros más cercanos a la Tierra se encontrarían en el cúmulo estelar de las Híades

Un artículo publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society sugiere la existencia de varios agujeros negros en el cúmulo de las Híades —el cúmulo abierto más cercano a nuestro sistema solar—, lo que los convertiría en los agujeros negros más cercanos a la Tierra nunca detectados. La investigación es el resultado de la colaboración entre un grupo de científicos liderados por Stefano Torniamenti, de la Universidad de Padua (Italia), con la destacada participación de Mark Gieles, profesor ICREA de la Facultad de Física, el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), y de Friedrich Anders (ICCUB-IEEC). Concretamente, el hallazgo tuvo lugar durante una estancia de investigación del experto Stefano Torniamenti en el ICCUB, una de las unidades de investigación que integran el IEEC.

Desde su descubrimiento, los agujeros negros han sido uno de los fenómenos más misteriosos y fascinantes del Universo y se han convertido en objeto de estudio para investigadores de todo el mundo. Esto es particularmente cierto en el caso de los agujeros negros pequeños porque se han observado durante la detección de ondas gravitacionales. Desde la detección de las primeras ondas gravitacionales en 2015, los expertos han observado muchos eventos que corresponden a fusiones de pares de agujeros negros de masa baja.

Para el estudio publicado, el equipo de astrofísicos utilizó simulaciones que siguen el movimiento y la evolución de todas las estrellas de las Híades —ubicadas a una distancia respecto al Sol de cerca de 45 parsecs o 150 años luz— para reproducir su estado actual.

Observaciones con el satélite 'Gaia' 

Los cúmulos abiertos son grupos débilmente unidos de cientos de estrellas que comparten algunas propiedades como la edad y sus características químicas. Los resultados de la simulación se compararon con las posiciones y velocidades reales de las estrellas de las Híades, que ahora se conocen con precisión gracias a las observaciones realizadas por el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA).

 “Nuestras simulaciones sólo pueden coincidir simultáneamente con la masa y el tamaño de las Híades si algunos agujeros negros están presentes en el centro del cúmulo a día de hoy (o hasta hace poco)”, explica Stefano Torniamenti, investigador postdoctoral en la Universidad de Padua y primer autor del artículo.

Las propiedades observadas de las Híades se reproducen mejor mediante simulaciones con dos o tres agujeros negros en la actualidad, si bien las simulaciones donde todos los agujeros negros han sido expulsados recientemente (hace menos de 150 millones de años, aproximadamente el último cuarto de la edad del cúmulo) todavía pueden dar una buena coincidencia, porque la evolución del cúmulo no podría borrar las huellas de su anterior población de agujeros negros.

Los nuevos resultados indican que los agujeros negros nacidos en las Híades todavía están dentro del cúmulo, o muy cerca del cúmulo. Esto les convierte en los agujeros negros más cercanos al Sol, mucho más cercanos que el candidato anterior (en concreto, el agujero negro Gaia BH1, que se encuentra a 480 parsecs del Sol).

 En los últimos años, la irrupción del telescopio espacial Gaia ha permitido por primera vez estudiar en detalle la posición y velocidad de las estrellas de cúmulos abiertos e identificar a cada estrella con confianza.

“Esta observación nos ayuda a entender cómo la presencia de agujeros negros afecta a la evolución de los cúmulos estelares y cómo a su vez los cúmulos estelares contribuyen a las fuentes de ondas gravitacionales”, comenta Mark Gieles, miembro del Departamento de Física Cuántica y Astrofísica de la UB y anfitrión del primer autor en Barcelona. “Estos resultados también nos dan una visión de cómo estos misteriosos objetos se distribuyen a lo largo de la galaxia”.

El nuevo trabajo es el resultado de la estrecha colaboración de la Universidad de Padua, el ICUBB-IEEC, la Universidad de Cambridge (Reino Unido), el Observatorio Europeo Austral (ESO) y la Universidad Nacional Sun Yat-sen (China).

Referencia: Stefano Torniamenti, Mark Gieles, Zephyr Penoyre, Tereza Jerabkova, Long Wang, Friedrich Anders. 'Stellar-mass black holes in the Hyades star cluster?'. Revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2023 | DOI: 10.1093/mnras/stad1925.