Descubren un elusivo pequeño agujero negro en un binario evolucionado

Investigadores chinos han descubierto un prometedor agujero negro con brecha de masa utilizando métodos de velocidad radial y astrometría. El estudio fue publicado en línea en Nature Astronomy el 10 de septiembre y fue realizado por un equipo dirigido por el Dr. Wang Song, investigador asociado de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia China de Ciencias (NAOC). En las últimas seis décadas, los científicos han descubierto dos docenas de agujeros negros de masa estelar utilizando métodos de rayos X. La distribución de masa de estos agujeros negros, principalmente entre 5 y 25 masas solares, muestra una escasez de agujeros negros con masas que van desde 3 a 5 masas solares, según un comunicado de la Academia China de Ciencias. La brecha de masa puede ser causada por mecanismos especiales durante las explosiones de supernovas que impiden la formación de agujeros negros dentro de este rango de masas, o podría deberse a un sesgo observacional, ya que los sistemas binarios que incluyen agujeros negros de menor masa se alteran más fácilmente por patadas natales durante las explosiones de supernovas y, por lo tanto, son más difíciles de detectar. Aunque las recientes observaciones de ondas gravitacionales realizadas por el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO) han revelado la existencia de objetos compactos dentro de este espacio de masa, la cuestión de si podrían existir agujeros negros de baja masa en sistemas binarios sigue siendo un tema de debate. Se esperaba que un sistema de este tipo no interactuara y no emitiera rayos X y que pudiera buscarse utilizando métodos astrométricos y de velocidad radial. Utilizando la espectroscopia obtenida del Telescopio Espectróscopico de Fibra de Objetos Múltiples de Gran Área del Cielo (LAMOST) y datos astrométricos de Gaia, este estudio realizó una búsqueda de sistemas binarios que contuvieran componentes compactos. Los investigadores descubrieron un objeto oscuro de baja masa ubicado en el sistema binario G3425. La estrella visible es una gigante roja con una masa de aproximadamente 2,7 masas solares, mientras que la masa del objeto oscuro es de aproximadamente 3,6 masas solares, con un rango de 3,1 a 4,4 masas solares. No hay contribución de luz de ningún otro componente del sistema aparte de la gigante roja, lo que demuestra que la compañera oscura es un agujero negro, con su masa dentro del intervalo de masa. Más notablemente, G3425 es un sistema binario ancho que exhibe un período orbital de aproximadamente 880 días y una excentricidad cercana a cero. Los investigadores encontraron difícil explicar su formación a través de procesos evolutivos binarios estándar. En consecuencia, la formación de esta órbita circular sorprendentemente amplia desafía las teorías actuales de evolución binaria y explosión de supernovas. El estudio demuestra que la combinación de velocidad radial y astrometría puede detectar eficazmente objetos compactos inactivos en sistemas binarios. Este intrigante sistema sugiere firmemente la existencia de sistemas binarios que contienen agujeros negros de baja masa y puede proporcionar nuevos conocimientos sobre la formación y evolución de los sistemas binarios, según los investigadores.