Un grupo internacional de astrónomos, liderados por la Universidad de Colonia y utilizando observaciones realizadas con el Telescopio Muy Grande (VLT, un complejo situado en el Cerro Paranal, Chile), ha descubierto un sistema binario, formado por dos estrellas jóvenes ligadas entre si por su gravedad mutua, que se halla en las proximidades del agujero negro supermasivo que habita el centro de nuestra galaxia.
Se trata de la primera vez que se localiza una pareja de estrellas tan cerca de un agujero negro, en un entorno que es muy agresivo debido a las extremas perturbaciones existentes. Los autores del hallazgo han estimado que los dos astros tienen pocos millones de años de edad, y que se encuentran cerca del momento de desestabilización, a causa de la interacción gravitatoria con el agujero negro. Un acontecimiento que provocará el choque entre ellas y su destrucción.
Un lugar peligroso
El centro de la Vía Láctea, de forma similar a lo que se observa en la mayoría de galaxias, está ocupado por un agujero negro supermasivo que se ha denominado Sgr A* (Sagitario A estrella), un objeto extraordinariamente denso y que tiene una masa equivalente a 4 millones de soles.
Desde hace años, la ciencia ha venido estudiando con detenimiento el vecindario de Sgr A*, la región de la galaxia con más densidad de estrellas con algunas de ellas orbitando a velocidades del orden de miles de kilómetros por segundo alrededor del agujero negro. Esta agrupación de astros, próximos al punto central de la Vía Láctea, recibe el nombre de cúmulo S.
Esta es una fotografía en infrarrojo de la región central de la Vía Láctea, con algunos de los astros que conforman el cúmulo que rodea el agujero negro central
Tradicionalmente, se ha supuesto que la acumulación de soles en el cúmulo es el resultado del hundimiento de astros, formados en el exterior de esta zona, a causa de la acción del agujero negro y a través de un proceso que progresa durante larguísimos períodos. El resultado, por tanto, debería ser una población de estrellas viejas, con edades de miles de millones de años.
Sin embargo, también se han detectado, en la región, estrellas jóvenes con edades del orden de pocos millones de años, lo cual resulta sorprendente ya que, en principio, los enormes efectos gravitatorios de Sgr A* deberían inhibir la formación estelar en su cercanía. Los astrónomos han denominado a este hecho “la paradoja de la juventud”.
El telescopio de 8,2 metros del VLT, empleado para el descubrimiento, muestra, en esta imagen, el sistema láser que permite corregir las observaciones en función de la turbulencia de la atmósfera
Estrellas muy jóvenes
Hasta ahora, no se habían detectado estrellas binarias en el cúmulo S, aunque algunas de las estimaciones existentes sugieren que debería haber un gran número de astros emparejados en la región.
Finalmente, a partir de observaciones realizadas, los autores del reciente hallazgo han sido capaces de identificar el primero de estos sistemas binarios, que se ha denominado D9 y está formado por dos estrellas muy jóvenes con edades estimadas de 2,7 millones de años.
Uno de los componentes del sistema es un astro muy caliente, con una masa 2,8 veces superior a nuestro Sol, y su compañera es una estrella mucho menos masiva (0,73 soles). Ambos objetos orbitan alrededor de su centro de gravedad común con un período de 372 días, y se hallan a una distancia de Sgr A* equivalente a 6.171 veces la que separa la Tierra del Sol.
En esta imagen se marca la posición del sistema binario D9, como miembro del cúmulo estelar S, y del agujero negro supermasivo de nuestra galaxia
Nacido a la sombra del agujero negro
La existencia de un sistema en delicado equilibrio tan cerca de Sgr A* puede resultar sorprendente y, en palabras de Florian Peißker, investigador de la Universidad de Colonia que ha liderado el estudio, se demuestra que “los agujeros negros no son tan destructivos como pensábamos”.
Existen dos posibles escenarios para explicar el origen de este sistema binario. El primero se basa en la interacción gravitatoria de Sgr A* con un sistema formado por tres estrellas nacidas en el exterior del cúmulo S. En este caso, uno de los componentes del conjunto podría haber sido expulsado a gran velocidad, mientras que sus dos compañeros se habrían hundido hacia el interior del cúmulo. Sin embargo, este modelo prevé que el sistema binario resultante presente una órbita extremadamente elíptica, un hecho que no se observa en el caso de D9.
El segundo escenario apunta a la formación directa de la pareja de soles a partir de una gran nube de gas arrastrada hacia la región. Este modelo de migración parece encajar mejor con las observaciones realizadas. Además, según Michal Zajaček, uno de los científicos participantes en el estudio y procedente de la Universidad Masaryk (con sede en Brno, República Checa), el sistema D9 muestra “claros signos de la presencia de gas y polvo alrededor de las estrellas, lo que sugiere que podría tratarse de un sistema estelar muy joven formado en las proximidades del agujero negro”.
Destino fatal
Los astrónomos responsables del descubrimiento destacan, en sus conclusiones, que el sistema binario D9 no podrá resistir durante demasiado tiempo las enormes perturbaciones que se generan en esta zona tan cercana al agujero negro central de la Vía Láctea. En concreto, prevén que la órbita conjunta de las dos estrellas se desestabilice y los astros acaben colisionando entre sí y fusionándose.
La primera imagen de Sgr A*, el agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, fue captada por el Event Horizon Telescope (EHT) en 2022.
Es más, los cálculos indican que un sistema binario de estas características debería alcanzar el punto de desestabilización en un lapso de tan solo unos pocos millones de años. Por tanto, y teniendo en cuenta la edad de D9 (2,7 millones de años), todo hace suponer que esta pareja de estrellas se encuentra cerca del momento de fusión.
Tal como reconoce Emma Bordier, una de las coautoras del descubrimiento, esto significa haber conseguido la detección dentro de la breve ventana temporal, en términos de escalas cósmicas, en la que es posible observar un sistema binario de este tipo.
Los misteriosos objetos G
La fusión de los componentes de D9 acabará con la destrucción de las estrellas para formar una gran nube de gas que permanecerá orbitando alrededor del agujero negro supermasivo.
De hecho, los astrónomos conocen, desde hace tiempo, la existencia de unos objetos cerca de Sgr A*, llamados G, que parecen mostrar propiedades compatibles con enormes concentraciones de gas y de polvo y, a la vez, indicativas de un posible origen estelar.
El estudio, que se ha publicado en Nature Communications, sugiere que los objetos G podrían estar formados por una combinación de sistemas binarios, todavía en equilibrio, y los restos de acontecimientos de fusión como el que se prevé para D9.