M15

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Tipo

De masa intermedia

Ubicación

En la constelaci�n de Pegaso

Distancia

34,000 años luz

Masa

Approximately 1500 y 3000 de veces la masa del Sol

Tamaño

Di�metro aproximadamente como el de Marte en relaci�n a la Tierra

Métodos de Descubrimiento

Midiendo los movimientos de las estrellas

M15

El debate sobre lo que hay en el centro del cúmulo estelar Messier 15 es el equivalente intelectual de un partido de tenis: un lado sirve, el otro resta, y el partido continúa. Hasta ahora no hay ganador claro. M15 es un cúmulo globular, una colección muy compacta de cientos de miles de viejas estrellas. La edad del cúmulo es aproximadamente trece mil doscientos millones de años, lo que significa que sus estrellas nacieron cuando el propio universo tenía sólo unos 500 millones de años. Como la mayoría de los aproximadamente 150 otros globulares de la Vía Láctea, reside en el halo de la galaxia, el cual se extiende mucho más allá de su disco plano y brillante. A lo largo de las décadas, observaciones de M15 han mostrado que las estrellas de su núcleo están en regiones más compactas que las regiones de los núcleos de la mayoría de los otros globulares. En jerga astronómica se dice que el núcleo del cúmulo se colapsó, y la mayoría de sus estrellas cayeron a una región central de sólo unos 20 años luz de diámetro. El núcleo colapsado sugiere que en el centro del cúmulo hay algo pesado y denso, pero la naturaleza de ese oscuro corazón es desconocida. Servicio: la primera sugerencia de un agujero negro en el núcleo fue en 1975. Los primeros telescopios espaciales de rayos X habían descubierto rayos X procedentes de varios cúmulos globulares. Dos equipos de astrónomos sugirieron que la fuente podían ser discos de acreción en torno a agujeros negros de masa intermedia, de aproximadamente unas 1,000 veces la del Sol. Discos de ese tipo son extremadamente calientes y producen muchos rayos X. M15 fue uno de varios globulares detectados por telescopios de rayos X, por lo que se convirtió en candidato a agujero negro central. El año siguiente, un equipo dirigido por Barry Newell postuló que un agujero negro con una masa unas 800 veces la del Sol podría explicar el brillo poco común del núcleo de M15. La gravedad del agujero negro atraería estrellas, haciendo que aumentara el brillo del centro. Sin embargo, los agujeros negros de masa intermedia son controvertidos. Se han descubierto varios candidatos, todos ellos en el núcleo de cúmulos estelares. Pero, a diferencia de los agujeros negros súper masivos en el centro de las galaxias, que son tan pesados pero tan compactos que no permiten ninguna otra explicación razonable, los astrónomos pueden ofrecer otras posibilidades para la densidad del centro de los cúmulos estelares. Eso fue lo que hicieron dos astrónomos en 1977. Resto: Garth Illingwpoorth e Ivan King propusieron el primer argumento en contra, sugiriendo que la densidad de las estrellas del núcleo de M15 podría explicarse por un apretado cúmulo de remanentes estelares, las estrellas “muertas” conocidas como estrellas de neutrones y enanas blancas. Esas estrellas son pequeñas pero pesadas, y producen poca luz, por lo que es difícil verlas en los pobladísimos confines de un cúmulo globular. Sin embargo, a medida que el cúmulo envejece, los densos remanentes deberían asentarse en el centro (el equivalente gravitatorio del “fondo” del cúmulo) del mismo modo que los ingredientes más pesados se asientan en el fondo de un plato de sopa. Varios equipos siguieron con el debate durante los quince años siguientes, al principio usando observaciones de telescopios terrestres, con los que es difícil ver estrellas individuales por el efecto de distorsión de la atmósfera de la Tierra, y más adelante con observaciones más claras gracias al ojo del Telescopio Espacial Hubble. A mediados de la década de 1990, el Hubble confirmó que el núcleo de M15 es mucho más denso de lo normal. La información recogida por el Hubble propició el siguiente gran momento en el partido por M15. Volea: En 2002, un equipo de astrónomos, usando el Hubble, anunciaron que habían resuelto el misterio. Trazando las órbitas de las estrellas en el corazón de M15, los astrónomos calcularon la masa de la masa oscura central. Sus números mostraban que este objeto era un agujero negro de masa intermedia, con una masa 4,000 veces la masa del Sol. Resto: Sin embargo, un año después de la publicación de los resultados del Hubble, un equipo dirigido por Holger Baumgardt, usando las mismas observaciones pero sus propios modelos de órbitas estelares, mantuvieron que un cúmulo de remanentes estelares era una explicación más plausible. Este equipo explicó que sus simulaciones mostraban que un cúmulo de remanentes de ese tipo explicaría las órbitas de alta velocidad de las estrellas a su alrededor. Además, este equipo indicó un error en los resultados publicados del equipo que había anunciado el descubrimiento del agujero negro. Volea: Ese primer equipo reconoció el error y redujo su cálculo de la masa del agujero negro a entre 1,700 y 3,200 veces la del Sol, pero indicó que el segundo equipo había supuesto que todas las estrellas de neutrones nacidas en el cúmulo seguían en él. Sin embargo, se ha observado a muchas estrellas de neutrones cruzando la galaxia a velocidades de vértigo, como resultado de un “empujón” de las explosiones de supernova en las que fueron creadas. Por eso, M15 podría fácilmente haber perdido muchas de sus estrellas a lo largo de las distintas eras. Resto: El segundo equipo volvió a calcular entonces las órbitas de las estrellas en el centro de M15 usando un número más pequeño de estrellas de neutrones y masivas enanas blancas. Sus números sugerían que un cúmulo de remanentes oscuros seguirían cuadrando con las observaciones, incluso si M15 perdiera el 95 por ciento de sus estrellas de neutrones, dejando unas 1,600. Modelos propuestos por otros investigadores tienden a apoyar la idea de un cúmulo de remanentes estelares en el centro de M15, aunque no pueden eliminar la posibilidad de un agujero negro de masa intermedia. Sin embargo, la mayoría de sus cálculos muestran que su masa no puede exceder unas 1,000 veces la masa del Sol. Sus modelos también limitan el modo en que un agujero negro puede formarse. Una posibilidad es que conforme estrellas masivas caen hacia el centro del cúmulo se fundan en un sólo objeto, formando un gran agujero negro. Otra es que un agujero negro más pequeño, una “semilla,” formado por el colapso del núcleo de una estrella masiva, se forme en el centro del cúmulo y crezca poco a poco mediante uniones graduales con estrellas que caen. Algunos astrónomos, sin embargo, creen que la primera hipótesis es poco probable, ya que los encuentros entre estrellas que caen alejarían a muchas de ellas del corazón del cúmulo, impidiendo el desarrollo de un gran agujero negro. Estos astrónomos sugieren que, de formarse, el agujero negro lo haría mediante el crecimiento gradual de un agujero negro seminal. El debate no se ha cerrado y está lejos de haberse resuelto. Mejores observaciones de estrellas todavía más cerca del centro del cúmulo, proporcionadas quizás por una nueva generación de telescopios terrestres de gran tamaño, tal vez terminen por darnos la solución. Hasta entonces, el partido continuará.

Referencias

en inglés

El Hubble descubre agujeros negros en lugares inesperados

Investigadores buscan el ‘Corazón’ del Misterio del Agujero Negro

Fotografía con telescopio terrestre

Fotografía espacial

Ninguna animación para este agujero negro.