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Millennium Institute of Astrophysics researchers led the study that, if proved, it would mean that this black hole is the oldest one discovered yet.
As black holes reflect no light, they have always been a problem for astronomers. Its detection is always complex, so the development of special techniques has been necessary to discover these peculiar stellar objects. One of the most used techniques is applied when a black hole is part of a binary star system. When accompanied by a star, black holes gobble on stars material that heats up and emits electromagnetic radiation when falling into the hole.
However, what happens if the black hole is isolated? This is exactly the problem that an international team of astronomers faced; team led by MAS and UC Institute of Astrophysics researcher, Rodrigo Contreras Ramos, along with MAS Deputy Director and Universidad Andres Bello Professor, Dante Minniti. Looking for variable stars, these researchers discovered what it could be the first black hole found by national scientists in a globular cluster – a special stellar cluster that gathers from 100,000 to 1,000,000 very old stars. – This study was published in The Astrophysical Journal.
This research used the microlensing effect that a black hole created on a star, which saw its light amplified for a period of time. Then the experts wondered: What undetected object is creating such phenomenon?
“Even though we cannot see it, a black hole has mass that interacts with its environment. Its presence creates a curve in space-time because of its gravity and therefore it has an effect on other objects’ light. If this black hole is isolated, that is, it’s not part of a binary system; we could hope that at some point it will interpose between us and an object, which will see its light amplified due to gravity. This is what we call microlensing effect and it is precisely what we observed,” explains Contreras Ramos.
This study was carried out using images from the Vista Variables in the Via Lactea survey (VVV,) specifically the variability in Globular Cluster NGC 6553. “A light curve drew our attention, since it was the typical morphology of a microlensing effect and because its light amplification was rather high. We thought that the object that was acting as a lens –which we did not see– must have been quite massive and as it was close to the cluster center might even be part of it. We came to the conclusion that we were dealing with an excellent candidate for a black hole of about 1.5 to 2 solar masses, since the other stars in the globular cluster are too old to be massive enough to create this phenomenon,” says the expert.
This new potential black hole is now part of the only three candidates found in globular clusters, and the only one discovered by national scientists. “If this is proved to be a black hole and that is part of the cluster, this might be the oldest known yet,” states Contreras Ramos.
“It’s a really interesting outcome, which opens another research line for the VVV Project, and where we’ll see other discoveries for sure,” says Dante Minniti.
All that remains now is to continue studying this object and wait for this possible black hole and star to separate in order to prove the experts’ theory.
In this study were also involved Javier Alonso-García from Universidad de Antofagasta; Timo Anguita from Universidad Andrés Bello: Márcio Catelan and Felipe Gran from Universidad Católica –also all of them MAS researchers–, Verónica Motta from Universidad de Valparaíso, Gaby Muro from Instituut voor Sterrenkunde in Belgium and Roberto Saito from Universidad Federal de Sergipe in Brazil.
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Photo description: Photo of the VVV survey showing the globular cluster NGC 6553. Pointed out with an arrow is the Red Giant amplified by the microlensing effect caused by black hole.[:es]
El estudio fue encabezado por investigadores del Instituto Milenio de Astrofísica, y de ser comprobado sería el más antiguo descubierto hasta el momento.
Al no emitir luz, los agujeros negros han sido siempre un dolor de cabeza para los astrónomos. Su detección siempre resulta compleja y han sido necesarios el desarrollo de técnicas especiales para descubrir estos particulares objetos estelares. Una de las técnicas más usadas se utiliza cuando el agujero negro forma parte de un sistema binario, ya que al estar acompañado de otra estrella, ésta le dona materia la que se calienta al caer hacia el agujero negro emitiendo radiación electromagnética.
Sin embargo, ¿qué pasa si el hoyo negro no tiene un compañero? Esa es precisamente la complicación que enfrentó un grupo internacional de astrónomos, encabezados por el investigador del MAS y del Instituto de Astrofísica de la UC, Rodrigo Contreras Ramos junto a Dante Minniti, subdirector del MAS y académico de la Universidad Andrés Bello. Los científicos, buscando estrellas variables, descubrieron el que podría ser el primer agujero negro encontrado por científicos nacionales formando parte de un cúmulo globular – un tipo especial de cúmulo estelar que agrupa de 100.000 a 1.000.000 de estrellas muy viejas-. La publicación apareció en la revista The Astrophysical Journal.
El trabajo utilizó el efecto de microlente que el agujero negro produjo sobre una estrella, la que vio magnificada su luz por un periodo de tiempo. Lo que se preguntaron los expertos entonces fue ¿qué objeto, que no era posible detectar, era el que producía tal fenómeno?
“Aunque no lo podamos ver, un agujero negro tiene masa que interactúa con su entorno. Su presencia produce una curvatura en el espacio tiempo por causa de la gravedad y por lo tanto tiene un efecto sobre la luz de otros objetos. Si este agujero negro es aislado, es decir, no forma parte de un sistema binario, uno podría esperar que en algún momento se interponga entre nosotros y otro objeto, el que verá magnificada su luz producto de la gravedad. Es lo que llamamos efecto de microlente y es precisamente lo que observamos”, explica Rodrigo Contreras.
El estudio se realizó usando las imágenes del survey Vista Variable de la Vía Láctea (VVV), específicamente la variabilidad en el Cúmulo Globular NGC 6553. “Una curva de luz llamó mucho nuestra atención, porque era la típica morforlogía de un microlente y porque la magnificación de su luz fue relativamente alto. Supusimos entonces que el objeto que estaba haciendo de lente – que además no veíamos – debía ser muy masivo y como estaba cerca del centro del cúmulo podría incluso formar parte de él. Concluimos que se trataba de un excelente candidato a agujero negro de unas 1.5 a dos masas solares, ya que las otras estrellas que forman parte del cúmulo globular al ser muy viejas no son los suficiente masivas para producir este fenómeno”, señala el experto.
Este nuevo posible agujero negro pasa a formar parte de los únicos tres candidatos que se han encontrado en cúmulos globulares, el único descubierto por científicos nacionales. “Si se comprueba que es un agujero y que pertenece al cúmulo, podría ser el más viejo conocido hasta hoy”, concluye Contreras Ramos.
“Es un resultado muy interesante, que abre otra línea de investigación para el proyecto VVV, donde seguramente veremos otros descubrimientos”, señala Dante Minniti.
Lo que resta ahora es seguir estudiando el objeto y esperar que el posible agujero negro y la estrella se separen para comprobar la teoría de los especialistas.
En la investigación también participaron Javier Alonso – García de la Universidad de Antofagasta; Timo Anguita de la Universidad Andrés Bello; Márcio Catelan y Felipe Gran de la Universidad Católica – todos además investigadores del MAS; Verónica Motta de la Universidad de Valparaíso; Gaby Muro del Instituut voor Sterrenkunde de Bélgica; y Roberto Saito de la Universidad Federal de Sergipe en Brasil.
Paper completo en el siguiente link
Lectura de foto: En la imagen se muestra la foto VVV del cúmulo globular NGC 6553. Marcado con una flecha se indica la estrella gigante roja amplificada por el efecto de microlente ocasionado por el agujero negro. [:]
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