A groso modo, podemos decir que hay tres tallas de agujeros negros. La talla S correspondería a los agujeros negros que llamamos estelares y que se crean al morir estrellas muy masivas, aquellas que tienen más de veinte veces la masa de nuestro querido Sol. Las capas externas son expulsadas al medio interestelar en las explosiones de supernova, mientras que el núcleo colapsa sin que ninguna fuerza pueda frenarlo. Como resultado, se crea un agujero negro que tiene una masa de entre tres y cien veces la masa del Sol. La talla XXL serían los agujeros supermasivos que residen en el centro de las galaxias, los cuales tienen masas de más de un millón de soles. Por ejemplo, el agujero supermasivo situado en el centro de nuestra Galaxia, Sagittarius A*, tiene una masa de cuatro millones de masas solares, mientras que el de la famosa foto tomada por el Event Horizon Telescope, M87, tiene una masa de unos 7.000 millones de soles. Los agujeros negros de masa intermedia serían aquellos que tienen una masa entre las dos anteriores –sí, la verdad es que no nos hemos vuelto locos al ponerles nombre–, es decir, una masa comprendida entre unos cientos y un millón de masas solares. Y son tan difíciles de encontrar como las tallas M-L en las rebajas de verano.
Esta subfamilia de objetos compactos es crucial para investigar y aprender sobre multitud de campos. Son claves para la formación de los agujeros negros supermasivos, ya que se piensa que pueden ser el origen de estos. De la misma manera, estudiar sus propiedades y su interacción con el medio que los rodea es relevante para entender cómo se formaron las primeras galaxias y por qué algunas dejan de formar nuevas estrellas. Y, cómo no, no podemos dejar de nombrar las ondas gravitatorias en los tiempos que vivimos: la fusión de dos agujeros negros de masa intermedia sería detectada con los observatorios de ondas gravitatorias. Sin embargo, a pesar de su importancia para tantos campos y de que llevamos décadas tras su pista, a día de hoy solo tenemos meras sospechas de que unas pocas fuentes puedan tener esta talla.
Hay diferentes maneras de intentar desenmascarar a estos elusivos sujetos. Por ejemplo, se puede desvelar su presencia realizando estudios dinámicos de estrellas o gas que se encuentren en su vecindad; estos objetos fácilmente observables mostrarán patrones de movimiento característicos como consecuencia directa de estar bajo la influencia del campo gravitatorio extremo de un agujero negro. Lamentablemente, la instrumentación actual solo permite realizar este tipo de estudios a distancias “cortas”, a menos de tres millones de años-luz aproximadamente. También han sido candidatas a contener agujeros negros de talla media las fuentes ultraluminosas de rayos-X. Como ya hemos visto en esta Gaveta de Astrofísica, la cantidad de rayos-X emitidos por estas fuentes sobrepasa el límite permitido para un agujero negro estelar, es decir, sobrepasa el límite de la Luminosidad de Eddington. Tales luminosidades se podrían explicar si la masa del agujero negro fuese mayor, o sea, si fuese de masa intermedia. El problema es que este chiringuito se desmontó al descubrir, para sorpresa de todos, que algunas de estas fuentes ultraluminosas contienen estrellas de neutrones, que apenas llegan a las dos masas solares.
Pero sin duda, de entre los distintos métodos propuestos para desvelar esta población perdida, mi favorito es el que podría ser uno de los eventos más salvajes que podemos encontrar en el Universo: el destripamiento violento de una pobre estrella que se topó en su camino con uno de estos escurridizos sujetos. Es lo que llamamos en inglés tidal disruption event. Estos episodios se dan cuando una estrella normal y corriente pasa muy cerca del agujero negro, de tal manera que la influencia del campo gravitatorio de este es más fuerte que la del suyo propio. Como resultado, las capas de material de la estrella van siendo desgarradas para finalmente ser succionadas por el objeto compacto. El material, en su camino hacia el agujero negro, forma momentáneamente un disco de acreción alrededor de este, produciendo un fogonazo de luz que va desde los rayos-gamma hasta las ondas de radio, algo similar a lo que pasa en las binarias de rayos-X. Estudiando cómo evoluciona la luminosidad de estos eventos a lo largo del tiempo podemos estimar la masa de la desdichada estrella y, más importante, la del objeto caníbal. Creemos que la fuente 3XMM J215022.4−055108—sí, continuamos con nuestros fabulosos nombres— es producto de uno de estos eventos. Le hemos seguido las pista por más de diez años y todo apunta a que se trata de un agujero negro de entre cincuenta mil y quinientas mil masas solares: la talla M o L le vendría como un guante.
Montserrat Armas Padilla es una astrofísica gomera que trabaja actualmente en el Instituto de Astrofísica de Canarias. Tras licenciarse en Física en la Universidad de La Laguna y trabajar en el Departamento de Física Aplicada de la misma, se marchó a Holanda para llevar a cabo su tesis doctoral en la Universidad de Ámsterdam. Ha disfrutado de estancias de investigación en diferentes instituciones como la Universidad de Kioto (Japón) y la Universidad de Oxford (Reino Unido), siempre dedicada al estudio de estrellas de neutrones mediante datos de rayos-X.
Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez
