Los astrónomos estiman que existen alrededor de 100 millones de agujeros negros vagando entre las estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, pero nunca han identificado de manera concluyente un agujero negro aislado.

Después de seis años de meticulosas observaciones, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, por primera vez en la historia, ha proporcionado pruebas de la existencia de un agujero negro aislado que se desplaza a través del espacio interestelar mediante una medición precisa de la masa del objeto fantasma.

Hasta ahora, todas las masas de los agujeros negros se han inferido estadísticamente o mediante interacciones en sistemas binarios o en los núcleos de las galaxias. Los agujeros negros de masa estelar generalmente se encuentran con estrellas compañeras, lo que hace que este sea inusual.

El agujero negro errante, recién detectado, se encuentra a unos 5.000 años luz de distancia, en el brazo espiral Carina-Sagitario de nuestra galaxia. Sin embargo, su descubrimiento permite a los astrónomos estimar que el agujero negro de masa estelar aislado más cercano a la Tierra, podría estar a tan solo 80 años luz de distancia. La estrella más cercana a nuestro sistema solar, Proxima Centauri, está a poco más de 4 años luz de distancia.

Los telescopios no pueden fotografiar un agujero negro descarriado porque no emite luz. Sin embargo, un agujero negro deforma el espacio, que luego desvía y amplifica la luz de las estrellas de cualquier cosa que momentáneamente se alinee exactamente detrás de él.

Los telescopios terrestres, que monitorean el brillo de millones de estrellas en los ricos campos de estrellas hacia la protuberancia central de nuestra Vía Láctea, buscan un brillo repentino revelador de uno de ellos cuando un objeto masivo pasa entre nosotros y la estrella. Luego, el Hubble hace un seguimiento de los eventos de este tipo más interesantes.

Dos equipos utilizaron datos del Hubble en sus investigaciones: uno dirigido por Kailash Sahu del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland (“Un agujero negro aislado de masa estelar detectado a través de microlentes astrométricos”); y el otro por Casey Lam de la Universidad de California, Berkeley (“Un agujero negro aislado con brecha de masa o una estrella de neutrones detectado con microlente astrométrica”). Los resultados de los equipos difieren ligeramente, pero ambos sugieren la presencia de un objeto compacto.

La deformación del espacio debido a la gravedad de un objeto en primer plano que pasa por delante de una estrella situada muy por detrás doblará y amplificará momentáneamente la luz de la estrella de fondo cuando pase por delante de ella. Los astrónomos usan el fenómeno, llamado microlente gravitacional, para estudiar estrellas y exoplanetas en los aproximadamente 30 000 eventos vistos hasta ahora dentro de nuestra galaxia.

El equipo de Lam informa de un rango de masa ligeramente inferior, lo que significa que el objeto puede ser una estrella de neutrones o un agujero negro. Estiman que la masa del objeto compacto invisible es entre 1,6 y 4,4 veces la del Sol. En el extremo superior de este rango, el objeto sería un agujero negro; en el extremo inferior, sería una estrella de neutrones.

“Por mucho que nos gustaría decir que definitivamente es un agujero negro, debemos informar todas las soluciones permitidas. Esto incluye agujeros negros de menor masa y posiblemente incluso una estrella de neutrones”, dijo Jessica Lu del equipo de Berkeley.

“Sea lo que sea, el objeto es el primer remanente estelar oscuro descubierto vagando por la galaxia sin estar acompañado por otra estrella”, agregó Lam.

Esta fue una medida particularmente difícil porque hay una estrella brillante, no relacionada, que está extremadamente cerca en separación angular a la estrella fuente. “Así que es como tratar de medir el pequeño movimiento de una luciérnaga junto a una bombilla de luz brillante”, dijo Sahu. “Tuvimos que restar meticulosamente la luz de la estrella brillante cercana para medir con precisión la desviación de la fuente débil”.

El equipo de Sahu estima que el agujero negro aislado viaja a través de la galaxia a 100 000 millas por hora, o 160 000 kilómetros por hora (lo suficientemente rápido como para viajar de la Tierra a la Luna en menos de tres horas). Eso es más rápido que la mayoría de las otras estrellas vecinas en esa región de nuestra galaxia.

“La microlente astrométrica es conceptualmente simple pero observacionalmente muy difícil”, dijo Sahu. “La microlente es la única técnica disponible para identificar agujeros negros aislados”. Cuando el agujero negro pasó frente a una estrella de fondo ubicada a 19.000 años luz de distancia en el bulto galáctico, la luz de la estrella que venía hacia la Tierra se amplificó durante 270 días a medida que pasaba el agujero negro. Sin embargo, tomó varios años de observaciones del Hubble para seguir cómo la posición de la estrella de fondo parecía ser desviada por la curvatura de la luz por el agujero negro de primer plano.

La existencia de agujeros negros de masa estelar se conoce desde principios de la década de 1970, pero todas sus mediciones de masa, hasta ahora, se han realizado en sistemas estelares binarios. El gas de la estrella compañera cae en el agujero negro y se calienta a temperaturas tan altas que emite rayos X. Aproximadamente dos docenas de agujeros negros han medido sus masas en binarios de rayos X a través de su efecto gravitacional sobre sus compañeros. Las estimaciones de masa oscilan entre 5 y 20 masas solares. Los agujeros negros detectados en otras galaxias por ondas gravitacionales de fusiones entre agujeros negros y objetos compañeros han llegado a tener 90 masas solares.

“Las detecciones de agujeros negros aislados proporcionarán nuevos conocimientos sobre la población de estos objetos en nuestra Vía Láctea”, dijo Sahu. Pero es una búsqueda de aguja en un pajar. La predicción es que solo uno de cada cientos de eventos de microlente es causado por agujeros negros aislados.

El próximo telescopio espacial romano Nancy Grace de la NASA descubrirá varios miles de eventos de microlente, de los cuales se espera que muchos sean agujeros negros, y las desviaciones se medirán con una precisión muy alta.