Destacado La NASA confirma el primer agujero negro solitario: un fantasma negro que vaga por el universo

sin interaccionar con otros cuerpos celestes​

El primer agujero negro solitario confirmado por la NASA ha sido detectado gracias a su efecto gravitacional sobre una estrella lejana. Un hallazgo clave para entender los objetos invisibles del universo.

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Cuando pensamos en agujeros negros, solemos imaginarlos devorando estrellas, absorbiendo materia o girando con violencia en sistemas binarios extremos. Pero hay otro tipo, mucho más discreto y difícil de detectar: los agujeros negros solitarios. Estos objetos no brillan, no emiten radiación detectable y no interactúan con otras estrellas. Durante décadas, los astrónomos supusieron que existían, pero no habían logrado confirmar directamente ninguno… hasta ahora

Un grupo internacional de investigadores, liderado por el astrofísico Kailash C. Sahu, acaba de confirmar con datos del Telescopio Espacial Hubble y el satélite Gaia la existencia del primer agujero negro solitario detectado en nuestra galaxia. La investigación, publicada en The Astrophysical Journal, describe cómo este objeto invisible, designado OGLE-2011-BLG-0462, fue identificado al distorsionar la luz de una estrella de fondo, en un fenómeno conocido como lente gravitacional. Es un hallazgo excepcional que pone fin a una búsqueda de años.

Cómo se ve lo invisible​

Detectar un agujero negro sin estrella compañera no es tarea sencilla. La mayoría de estos objetos se descubren porque forman parte de sistemas binarios. Allí, el agujero negro roba materia de su estrella compañera, generando una intensa radiación que delata su presencia. Pero OGLE-2011-BLG-0462 está completamente solo, sin fuentes de luz cercanas ni signos de interacción.

Lo que permitió detectar su presencia fue su efecto sobre otra estrella más lejana. En 2011, este objeto pasó justo delante de una estrella de fondo. Su campo gravitatorio actuó como una lupa cósmica, amplificando brevemente la luz de la estrella y desplazando ligeramente su posición en el cielo. Este fenómeno, conocido como microlente gravitacional, es una de las pocas herramientas que permiten detectar objetos oscuros e invisibles como agujeros negros aislados.

Los primeros indicios de que se trataba de un agujero negro surgieron en 2022, pero el resultado fue cuestionado por otro equipo de investigadores que planteó que podía tratarse de una estrella de neutrones. Para resolver el debate, el equipo original continuó recopilando datos durante más años. Gracias a nuevas observaciones realizadas con el Hubble en 2021 y 2022, y a un análisis refinado de los datos del telescopio OGLE, pudieron confirmar con alta precisión que el objeto tiene una masa de 7,15 veces la del Sol.

“La solución final ofrece una masa para el lente de 7,15 ± 0,83 masas solares. Combinado con la ausencia de luz detectable por parte del lente en las últimas observaciones del HST, la naturaleza de agujero negro queda verificada de forma concluyente”, escriben los autores en el artículo.

Posiciones del objeto OGLE-2011-BLG-0462 en distintas épocas, mostrando cómo su luz queda afectada por una estrella vecina brillante. Fuente: The Astrophysical Journal​

Una medida sin precedentes
La clave para confirmar la existencia del agujero negro fue la astrometría de alta precisión. El equipo del Hubble midió con una exactitud milimétrica cómo cambiaba la posición aparente de la estrella de fondo a medida que el objeto invisible pasaba por delante. Este cambio, aunque pequeño, fue detectable en once conjuntos de imágenes tomadas entre 2011 y 2022.

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“El lente se encuentra a una distancia de 1,52 ± 0,15 kilopársecs y se mueve con una velocidad espacial de 51,1 ± 7,5 km/s respecto a las estrellas en su entorno”, detalla el estudio. Esta velocidad es relativamente alta para los estándares galácticos, lo que sugiere que el agujero negro pudo haber recibido un “empujón” durante la explosión de supernova que le dio origen.

Otra pieza esencial del análisis fue la corrección de los efectos de una estrella brillante cercana, cuya luz contaminaba las mediciones. El equipo diseñó un método cuidadoso de sustracción de la imagen de esta estrella para evitar errores en el posicionamiento de la fuente afectada por la lente. Este paso fue fundamental para obtener resultados precisos.



Variaciones en la forma de la luz estelar durante una órbita del Hubble, que afectan la precisión de las mediciones. Fuente: The Astrophysical Journal

Un objeto verdaderamente solitario
Una de las grandes preguntas tras el descubrimiento era si el agujero negro podía estar acompañado por otra estrella que no se detectara fácilmente. Para descartarlo, los científicos buscaron señales de luz residual en la posición esperada del objeto, sin encontrar ninguna. Además, analizaron los movimientos de estrellas cercanas para ver si alguna compartía la misma trayectoria, lo que indicaría una posible compañía binaria. Ambas búsquedas resultaron negativas.

“No se detectó ninguna luz en la posición del agujero negro en las últimas observaciones del HST, lo que coloca un límite a su magnitud aparente en banda I mayor a 25,1, lo cual excluye la presencia de cualquier estrella compañera con más de 0,15 masas solares”, concluyen los autores. En otras palabras, es un agujero negro verdaderamente solo.

Esto lo convierte en un caso único. Hasta ahora, todos los agujeros negros estelares conocidos en nuestra galaxia habían sido detectados en sistemas binarios. OGLE-2011-BLG-0462 es el primero que se confirma como completamente aislado.

Desplazamiento de las estrellas entre 2011 y 2022 en el campo donde se detectó el agujero negro solitario. Fuente: The Astrophysical Journal

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Por qué importa este descubrimiento
La existencia de agujeros negros solitarios había sido una hipótesis teórica sólida. Tras la muerte explosiva de una estrella masiva, si no queda ningún objeto cercano, el remanente colapsa en silencio, sin emitir luz. Este tipo de objetos podría ser abundante en la Vía Láctea, pero al no emitir radiación, son extremadamente difíciles de detectar. Este descubrimiento demuestra que sí podemos verlos, aunque no emitan luz propia.

Además, permite estimar mejor cuántos agujeros negros de este tipo podría haber en nuestra galaxia. Si este caso se encontró en una región limitada del cielo, observada con un método especializado, cabe pensar que hay muchos más esperando a ser descubiertos.

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La confirmación de este agujero negro solitario también tiene implicaciones para la física de estrellas masivas, el colapso gravitacional y los modelos de supernovas. Saber que un objeto así puede recibir una “patada natal” que lo impulse a velocidades relativamente altas ayuda a entender cómo se redistribuyen los restos estelares por la galaxia.

Perspectivas futuras
El equipo de investigación espera que futuras misiones, como el telescopio Nancy Grace Roman (con lanzamiento previsto para 2027), puedan identificar más objetos como este. Su tecnología permitirá realizar estudios de microlentes gravitacionales en una escala aún mayor y con mayor precisión.

También se está trabajando en mejorar los modelos de lentes y refinar las técnicas de astrometría, lo que permitirá no solo detectar más agujeros negros solitarios, sino también determinar mejor sus masas y trayectorias.

El caso de OGLE-2011-BLG-0462 es un ejemplo notable de cómo la combinación de observaciones prolongadas, datos precisos y análisis cuidadosos puede desvelar los secretos de los objetos más oscuros del universo. Un agujero negro solitario, invisible, que pasó delante de una estrella por pura casualidad, acaba de convertirse en una de las piezas más importantes del rompecabezas cósmico.