"Cygnus X-1" sí es un agujero negro

Un agujero negro es una estrella que ha agotado su combustible y muere, colapsando en un pequeño cuerpo con una gravedad tan enorme que nada escapa de su tirón. Identificado por primera vez como posible anfitrión de un agujero negro en 1971, Cygnus X-1 fue una de las primeras fuentes de rayos-X descubiertas por los astrónomos. Se encuentra en la constelación de Cygnus, el Cisne, también conocida como Cruz del Norte, y es uno de los objetos más estudiados del cielo. Incluso inspiró una canción de 10 minutos de la banda de rock canadiense Rush, sobre cómo las estrellas de la Cruz del Norte estaban "de luto por la pérdida de su hermana".

¿Una estrella de neutrones?

Sin embargo, algunos científicos eran escépticos sobre este agujero negro y en 1974 Stephen Hawking apostó con Kip Thorne de Caltech que Cygnus X-1 no tenía un agujero negro. En lugar de esto, el oscuro objeto podría ser una estrella de neutrones, un tipo menos extremos de muerte estelar. La controversia clave implicaba un hecho mundano: Su distancia a la Tierra.

La estrella oscura de Cygnus -1 orbita una estrella azul caliente cada 5,6 días. Pero sin saber su distancia a nosotros, nadie podía saber cuánta luz emite la estrella azul. Cuanto más cerca a nosotros esté Cygnus X-1, menos potente debe ser esta estrella, por tanto debe tener menos masa. Y cuanto menos masiva sea esta estrella, menos masa tiene la estrella oscura cuya gravedad tira de la brillante. Si la estrella oscura tiene menos de tres veces la masa del Sol, podría ser una estrella de neutrones en lugar de un agujero negro.

Recientes estimaciones de distancia han favorecido una masa mayor - Hawking reconoció su derrota hace décadas - pero han sido mediciones indirectas. La mejor forma de medir distancia es a través del paralaje - el pequeño desplazamiento en la posición aparente de una estrella que es el resultado de verla desde distintas perspectivas cuando la Tierra orbita al Sol. Pero Cygnus X-1 está tan lejos que los astrónomos ópticos no pueden medir esta minúscula paralaje.

Enorme conjunto de telescopios

Por fortuna, Cygnus X-1 emite ondas de radio, por lo que Reid y sus colegas apuntaron al objeto con el Conjunto de Línea Base Muy Grande (VLBA), que consta de diez radiotelescopios de 25 metros dispersos desde Nueva Inglaterra y las Islas Vírgenes a California y Hawái. Este enorme conjunto mide posiciones 100 veces mejor que el Telescopio Espacial Hubble.

"Cygnus X-1 produjo unos datos maravillosos", dice Reid, "y pudimos ser capaces de lograr una distancia muy precisa". La paralaje indica que Cygnus X-1 está a 6050 años luz de la Tierra, con una incertidumbre de sólo 400 años luz. A partir de esto, los astrónomos deducen que la estrella oscura es 14,8 veces más masiva que el Sol; la incertidumbre es de sólo una masa solar, por lo que el objeto está muy por encima de la línea divisoria entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros. La estrella azul que la orbita es aún más masiva, con unas 19 masas solares.

"El radio estimado de la paralaje es un logro magnífico", dice Douglas Gies, astrónomo en la Universidad Estatal de Georgia en Atlanta que no está afiliado al equipo de investigación. "Es un resultado extraordinario".

Giro rápido

Los investigadores también encontraron que el agujero negro gira al 97% de la velocidad máxima posible. Deducen esto observando los rayos-X de un disco de gas caliente que gira alrededor del agujero negro - un gas que el agujero negro ha arrancado de su desafortunada compañera.

La teoría general de la relatividad dice que cuanto más rápido gira un agujero negro, más cerca puede orbitar un objeto en una órbita estable. La parte del disco gaseoso más cerca al agujero negro es la más caliente. Para Cygnus X-1, el borde interior está tan caliente que debe estar muy cerca del agujero negro, por lo tanto el agujero negro gira rápidamente. El gas del borde interior del disco gira a la mitad de la velocidad de la luz, completando 670 órbitas cada segundo.