Columna de Astronomía | Buscando los "Goldilocks" de agujeros negros

Aunque se teorizó sobre los agujeros negros ya en el siglo XVIII, el término sólo fue acuñado en 1964 por la periodista científica Ann Ewing, casi al mismo tiempo que se descubrió el primer candidato a uno de tipo estelar. Se trataba de una fuente de rayos X en la constelación de Cygnus llamada Cygnus X-1 y fue descubierto durante un vuelo de cohete. Los rayos X son producidos por el material de una estrella compañera que cae sobre el agujero negro, que se estima que tiene 15 veces la masa del Sol y un horizonte de eventos (el límite del agujero) de aproximadamente 44 kilómetros.

Desde el descubrimiento de Cygnus X-1, se han observado cientos de candidatos de agujeros negros estelares en la Vía Láctea y las galaxias vecinas. Sin embargo, debido a varias dificultades de observación, solo unos 20 fueron "pesados" adecuadamente en los últimos 50 años, los que tienen masas de entre 5 y 25 masas solares. Pero todo cambió en 2015 cuando comenzó a operar el Observatorio Avanzado de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser (LIGO), el cual ha descubierto 12 nuevos agujeros negros hasta la fecha, de entre 7 y 35 masas solares.

Las próximas observaciones de LIGO serán a finales de 2018, pero estará en receso intermitentemente por mejoras hasta 2021, cuando finalmente alcance su máxima sensibilidad y sea capaz de detectar agujeros negros de hasta 100-200 masas solares. Se están planificando instalaciones similares en todo el mundo y se espera que durante la próxima década los agujeros negros conocidos en un factor de 10 o más.

En el otro extremo de las dimensiones, en 1971se postuló que existían agujeros negros supermasivos (o de más de un millón masas solares) en el centro de la Vía Láctea. Una fuente inusual de radio conocida como Sagitario A* fue descubierta unos años después. Ella resultó ser un agujero negro de aproximadamente 4.100.000 masas solares. Desde entonces, hemos observado más de un millón de agujeros negros supermasivos en los centros de otras galaxias, hasta el límite de nuestro universo visible, y de hasta ¡66 millones de masas solares!

Y esto es lo que hemos encontrado, por eso es un gran misterio dónde se encuentran los agujeros negros de masa intermedia (entre mil y un millón de masas solares). Estos objetos se postulan como el eslabón perdido entre los agujeros negros estelares y supermasivos. Hasta el momento, no existe una teoría que explique la formación de agujeros negros supermasivos completamente desarrollados. Por ello se piensa que objetos intermedios serían las semillas potenciales, en el universo temprano, que luego crecieron por la acumulación de materia y se convirtieron en los agujeros negros supermasivos que vemos hoy.

Los agujeros negros de masa intermedia son demasiados masivos para formarse por el colapso de una sola estrella, como lo hacen los de masa estelar, pero pueden formarse mediante la fusión de múltiples agujeros negros de masa estelar u otros objetos compactos, el colapso directo de estrellas masivas con más de mil masas solares, o como agujeros negros primordiales formados en el Big Bang mismo. El descubrimiento y la caracterización de estos agujeros negros o "goldilocks" son, por lo tanto, de particular interés, aunque su confirmación sigue siendo difícil de alcanzar. Hasta ahora, solo existen un puñado de candidatos de menos de 10 mil masas solares, y todos son extremadamente tentativos. Puede que tengamos que esperar varias décadas antes de que estos objetos puedan ser confirmados con la próxima generación de detectores de ondas gravitacionales que estarán en el espacio.