Puede sonar como el argumento de una película de ciencia-ficción: agujeros negros vagabundos deambulando por nuestra galaxia, amenazando con tragarse cualquier cosa que se aproxime demasiado. De hecho, según unos nuevos cálculos de Ryan O’Leary y Avi Loeb (Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica) sugiere que cientos de agujeros negros masivos, restos de los días de construcción de las galaxias en los inicios del universo, pueden vagar por la Vía Láctea.

Sin embargo hay buenas noticias: La Tierra está a salvo. El agujero negro vagabundo más cercano se situaría a miles de años luz de distancia. Los astrónomos están impacientes por localizarlos, no obstante, por las pistas que proporcionarían sobre la formación de la Vía Láctea.

“Estos agujeros negros son reliquias del pasado de la Vía Láctea”, dijo Loeb. “Podría decirse que somos arqueólogos estudiando esos reliquias para aprender sobre la historia de nuestra galaxia y la historia de la formación de los agujeros negros en los inicios del universo”.

De acuerdo con la teoría, los agujeros negros vagabundos originalmente merodeaban por el centro de diminutas galaxias de masa baja. A lo largo de miles de millones de años, esas galaxias enanas impactaron entre sí para formar galaxias de gran tamaño como la Vía Láctea.

Cada vez que dos proto-galaxias con agujeros negros centrales colisionaban, sus agujeros negros se fundían para formar un único agujero negro “reliquia”. Durante la fusión, la emisión direccional de radiación gravitatoria causaría que el agujero negro retrocediera. Un empujón típico enviaría el agujero negro volando hacia el exterior lo bastante rápido para escapar de su galaxia enana madre, pero no lo bastante para abandonar el vecindario galáctico por completo. Como resultado, tales agujeros negros aún estarían por los alrededores actualmente en los límites exteriores del halo de la Vía Láctea.

Cientos de agujeros negros vagabundos deberían estar viajando por las fronteras de la Vía Láctea, cada uno de ellos conteniendo una masa de entre 1000 y 100 000 soles. Sería difícil observarlos dado que por sí mismo el agujero negro sólo es visible cuando está tragando, o acretando, materia.

Una señal reveladora que podría marcar un agujero negro vagabundo: un cúmulo rodeado de estrellas arrastrado desde la galaxia enana cuando el agujero negro escapó. Sólo las estrellas más cercanas al agujero negro habrían sido arrastradas por lo que el cúmulo sería muy compacto.

Debido al pequeño tamaño del cúmulo en el cielo, aparece como una única estrella, los astrónomos tendrían que buscar pistas más sutiles para su existencia y origen. Por ejemplo, su espectro mostraría que estaban presentes múltiples estrellas, junto con la producción de líneas espectrales más amplias. Las estrellas del cúmulo se moverían rápidamente, con sus caminos influidos por la gravedad del agujero negro.

“El cúmulo estelar de alrededor actúa de forma muy parecida a un faro que señala un arrecife peligroso”, explicó O’Leary. “Sin las estrellas brillando para guiar nuestro camino, sería imposible encontrar los agujeros negros”.

El número de agujeros negros de nuestra galaxia depende de cuántos de los bloques básicos proto-galácticos contenían agujeros negros en sus núcleos, y cómo se fusionaron para formar la Vía Láctea. Encontrarlos y estudiarlos proporcionará nuevas pistas sobre la historia de nuestra galaxia.

Situar los cúmulos estelares indicadores puede resultar relativamente simple.

“Hasta ahora, los astrónomos no buscaban tal población de cúmulos estelares altamente compacto en el halo de la Vía Láctea”, dijo Loeb. “Ahora que sabemos lo que esperar, podemos examinar estudios del cielo existentes buscando esta nueva clase de objetos”.

El artículo de Loeb y O’Leary’s se publicará en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y está disponible online en http://arxiv.org/abs/0809.4262.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Center of Astrophysics y sus autores son David A. Aguilar/Christine Pulliam.

Los astrónomos han observado el objeto más lejano en el universo confirmado hasta el momento – una estrella auto-destructiva que explotó a 13 100 millones de años luz de la Tierra. Detonó apenas 640 millones de años tras el Big Bang, alrededor del final de la “edad oscura” cósmica”, cuando las primeras estrellas y galaxias iluminaban el espacio.

En el centro de la imagen, en falso color, el GRB 090423 tomada por el Observatorio Gemini. Es la explosión cósmica más lejana nunca vista. (clic para ampliar)

El objeto es un estallido de rayos gamma (GRB) – el tipo más brillante de explosión estelar. Los GRBs tienen lugar cuando las estrellas giratorias masivas colapsan para formar agujeros negros y expulsan chorros de gas casi a la velocidad de la luz. Estos chorros envían rayos gamma hacia nuestro camino, junto con “resplandor” en otras longitudes de onda, los cuales se producen cuando los chorros calientan el gas de los alrededores.

El estallido, llamado GRB 090423 por la fecha de su descubrimiento el pasado jueves, fue originalmente observado por el satélite Swift de la NASA a las 0755 GMT.

En una hora, los astrónomos empezaron a configurar los telescopios terrestres sobre la misma zona del cielo para estudiar el resplandor infrarrojo de los estallidos. Algunas de las primeras observaciones se realizaron desde Mauna Kea en Hawai con el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido y el telescopio Géminis Norte.

Otros telescopios midieron más tarde el espectro del resplandor, revelando que el estallido detonó aproximadamente a 13 100 millones de años luz de la Tierra. “Es el estallido de rayos gamma a mayor distancia, pero también es el objeto más lejano en todo el universo”, dice Edo Berger del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica, miembro del equipo que observó el resplandor con el Géminis Norte.

Luz estirada

Para calcular la distancia del objeto, los astrónomos miden cuánto se ha estirado la luz de un objeto, o se ha enrojecido, por la expansión del espacio. Este estallido tiene un desplazamiento al rojo de 8,1, más distante que el anterior poseedor del récord para los GRBs, que tenía un desplazamiento al rojo de 6,7.

Otros astrónomos han afirmado encontrar galaxias incluso a distancias mayores – en desplazamientos al rojo de 10 y 9, pero esos hallazgos aún son ambiguos, dice Joshua Bloom de la Universidad de California en Berkeley, quien observó el resplandor usando el telescopio Géminis Sur en Chile. Hasta ahora, el poseedor del récord para la galaxia más alejada tenía un desplazamiento al rojo confirmado de 6,96.

La inmensa distancia al estallido hace que la estrella ahora muerta sea el objeto más antiguo descubierto en una era llamada reionización, la cual tuvo lugar en los primeros mil millones de años tras el Big Bang. En esa época, una niebla oscura de átomos de hidrógeno neutro fueron abrasados por la radiación procedente de las primeras estrellas y galaxias, y posiblemente también procedente de la aniquilación de las partículas de materia oscura.

‘Evento de división

“Para la astronomía, este es un evento de división”, dijo Bloom a New Scientist. “Este es el inicio del estudio del universo tal y como era antes de que la mayor parte de la estructura que conocemos actualmente existiera”.

La época del periodo de reionización aún no está clara, dice Bloom. Si los astrónomos pueden encontrar más estallidos de rayos gamma a distancias incluso mayores, podrían usar sus espectros para determinar cómo de rápido se hizo transparente el universo y cuál fue el responsable del proceso.

“En principio, puedes ver tiempos muy remotos del universo [con los GRBs], cuando todo era demasiado tenue”, dice Nial Tanvir de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, miembro de un equipo que usó el Telescopio Muy grande en Chile para hacer una de las primeras medidas de la distancia del estallido.

Los estallidos distintas podrían también ayudar a señalar las posiciones de tenues galaxias anfitrionas de GRBs que podrían ser detectadas por telescopios espaciales como el en breve restaurado Telescopio Espacial Hubble o el Telescopio infrarrojo James Webb de la NASA, que tiene previsto su lanzamiento en 2013.

Sensible y rápido

Pero construir una descripción del inicio del universo requerirá encontrar muchos más estallidos lejanos, y progresar en el descubrimiento de estallidos lejanos que se han frenado. Swift ha encontrado 120 estallidos con distancias medidas, pero sólo tres – incluyendo este – datan de los primeros mil millones de años de la historia del universo.

Esto es así, en parte, debido a que las estrellas no se formaron a índices altos en los inicios del universo, antes de un desplazamiento al rojo de 5, y por tanto no explotan tan a menudo como GRBs.

Pero también se debe a que los detectores infrarrojos que son tanto lo bastante sensibles como lo bastante rápidos para medir estos lejanos resplandores de GRBs de vida corta han estado operativos hace muy poco tiempo. Como resultado, los astrónomos pueden haber pasado por alto la identificación de algunos de los GRBs más lejanos identificados por Swift.

Berger espera que el descubrimiento de este objeto acelerará el desarrollo de nuevos telescopios que podrían descubrir tales resplandores con una eficiencia incluso mayor.

“Como un objeto simple, [el estallido] es una prueba de concepto asombrosa”, dice Berger. “Creoq ue hemos demostrado que merece la pena la inversión debido a que [los estallidos lejanos] existen en realidad”.

La NASA está considerando patrocinar uno de tales telescopios, conocido como Satélite de Astrofísica Conjunta del Universo Naciente (JANUS), para este año.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en NewScientist y su autora es Rachel Courtland. La imagen es de APOD.