El agujero más negro

N.B.: Trabajos más recientes descartan la existencia del agujero negro comentado aquí. 

El 6 de mayo el Observatorio Europeo Austral anunció el descubrimiento del agujero negro más cercano a la Tierra, en un sistema estelar visible a simple vista. Esa misma noche salí al balcón para tratar de verlo. Con magnitud 5, y muy bajito sobre el horizonte, no tenía chance de verlo a simple vista. Pero con el avance del mal tiempo no podía arriesgarme, así que aproveché igual para fotografiarlo (y fue la última noche despejada desde entonces). Esta es la foto de ángulo amplio, con el zoom a 18 mm. La estrella es QV Telescopii, en la constelación del Telescopio (una más de las constelaciones olvidadas del cielo sur), señalada como QV Tel. Para encontrarla conviene buscarla más bien entre el Pavo y Ara, que son más fáciles de localizar. En las fotos no tuve dificultad para identificarla, aun en ésta, aunque seguramente les costará encontrarla incluso si descargan la imagen, que es una versión reducida de la original. (Los símbolos superpuestos son de la calibración de astrometry.net.)

Hice fotos también a 46, 100, 200 y 270 mm para enmarcarla. Voy a poner aquí sólo la de 270 mm. El campo es unas 10 veces menor que el de la foto de arriba, sólo 4 grados de ancho. Allí está QV Tel, una estrellita que no dice gran cosa. La designación QV delata que es una estrella variable. Otras designaciones de catálogo son HR 6819 y HD 167128. Aunque aparece como una estrella única incluso a los telescopios más poderosos, el análisis espectral de su luz mostró hace algunos años que se trata de dos estrellas de tipo espectral B, una en órbita de la otra. Una de ellas es una gigante azul, una estrella muy masiva que ya ha abandonado la secuencia principal de quemado de hidrógeno y está fusionando helio. La otra es una estrella menos evolucionada, también de tipo B pero de un subtipo raro: es una estrella Be (se pronuncia "be e"), es decir una estrella B (de secuencia principal), con líneas de emisión que delatan la existencia de material caliente en órbita. Son estrellas que rotan muy rápido y centrifugan una buena cantidad de gas, que queda formando un anillo, quizás como un Saturno estelar. ¡Qué lindas deben ser de cerca! (Varias de la Pléyades son estrellas Be, y también la brillante Achernar.)

La cuestión es que, haciendo un espectro muy preciso con el telescopio de 2.2 metros de La Silla, descubrieron una modulación de 40 días de una de las estrellas, pero no de la otra, que delata la presencia de un tercer objeto. Observen cómo algunos de los colores bailan y otros no, en estos espectros desplegados en el tiempo:

Esas líneas onduladas, más la física de la gravedad, permiten calcular la órbita y la masa del tercer cuerpo. Así se estudian, por ejemplo, los planetas alrededor de otras estrellas. Pero éste resultó que no es un planeta: la masa calculada es por lo menos 4 veces la del Sol. Debería ser una estrella. Pero no brilla. Así que es un agujero negro. Hubo una tercera estrella en el sistema, más masiva que las dos sobrevivientes, que por lo tanto envejeció más rápido y ya explotó, dejando tras de sí el agujero negro.

El sistema QV Tel es entonces triple. Triple jerárquico, precisamente: QV Tel A está formada por la gigante azul QV Tel Aa y el agujero negro QV Tel Ab, en órbita apretada cada 40 días. La otra componente, QV Tel B (la estrella Be), orbita más ampliamente alrededor de las dos componentes QV Tel A.

La inmensa mayoría de los agujeros negros conocidos se han identificado por ser fuentes intensas de rayos X, que se originan en el disco de materia supercaliente a su alrededor. Esto ocurre tanto en los residuos estelares de explosiones de supernovas (como el primero descubierto, Cygnus X-1), o en los supergigantes en el centro de las galaxias. Pero si un agujero negro no tiene materia alrededor, no emite radiación (salvo el tenue resplandor de Hawking) y es realmente negro. Los autores dicen que los modelos de evolución estelar permiten deducir que habría unos mil millones de agujeros negros de masa estelar en la Galaxia, y que sin embargo se conocen unos 200 objetos binarios como Cygnus X-1, muchos de los cuales ni siquiera tienen un agujero negro, sino una estrella de neutrones. Así que es un misterio dónde estarían esos agujeros negros negros. Bueno, aquí hay uno, dicen. A apenas 1000 años luz de nosotros, en una estrella visible a simple vista. El paper menciona la similitud de este sistema con otro, llamado LB-1, que cuando se anunció parecía tener un agujero negro raro, de 70 masas solares, pero que según ellos se podría reinterpretar como el de QV Tel, con masa estelar. Y seguramente haya unos cuantos así de cercanos o más, que podrán ser descubiertos y estudiados, como éste, si se encuentran en sistemas estelares múltiples.

En mis fotos el cielo nocturno se ve azul porque, encima, había luna llena. Ya que estaba en el balcón, también aproveché para fotografiarla con el Tamron a 270 mm:

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El paper (de donde saqué el espectro) es:

Rivinus et al. A naked-eye triple system with a nonaccreting black hole in the inner binary, Astronomy & Astrophysics, manuscript no. 38020corr (2020).

La nota de prensa está en: ESO Instrument Finds Closest Black Hole to Earth.