Dice el refrán que «dos es compañía y tres son multitud.» En astrofísica, muchas veces, incluso dos son una multitud. Observar agujeros negros de masa estelar en cúmulos estelares es muy difícil. Lo más sencillo es observar las fuentes de rayos X en sistemas binarios formados por un agujero negro y una estrella compañera cuya materia cae en el disco de acreción del primero. Se conocen muchos cúmulos globulares sin agujeros negros y unos pocos con uno solo. Por tanto, los astrofísicos desarrollaron una hipótesis que predecía que los agujeros negros eran expulsados del cúmulo estelar por la gravedad, porque su masa es mucho mayor que la de la mayoría de las estrellas del cúmulo. Sin embargo, el método científico obliga a rehacer todas las hipótesis cuando aparecen indicios experimentales en contra. Se publica en Nature la primera observación de dos agujeros negros de masa estelar en un cúmulo globular, en concreto en M22 (NGC 6656) que está en la constelación de Sagitario (uno de los cúmulos de estrellas más cercanos a la Tierra a solo unos diez mil años luz). Los primeros agujeros negros en un cúmulo que son detectados por emisiones de radio en lugar de por rayos X. Extrapolando este resultado gracias a simulaciones numéricas, debe haber entre 5 y 100 agujeros negros en dicho cúmulo. Por supuesto, todavía es pronto para descartar la hipótesis de expulsión de los agujeros negros y habrá que esperar a nuevas observaciones que confirmen que las fuerzas gravitatorias en los cúmulos estelares son compatibles con la presencia de decenas (incluso cientos) de agujeros negros de masa estelar. Nos lo cuenta Stefan Umbreit, «Astrophysics: Two black holes found in a star cluster,» Nature 490: 46–47 (04 October 2012), que se hace eco del artículo técnico de Jay Strader et al., «Two stellar-mass black holes in the globular cluster M22,» Nature 490: 71–73 (04 October 2012) [arXiv:1210.0901].

El cúmulo estelar M22 contiene cerca de un millón de estrellas y se encuentra en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Se han observado en este cúmulo dos nuevas fuentes de radio gracias a una imagen de muy larga exposición obtenida en uno de los iconos de la cultura pop, que aparece en películas como Contact, la gran red de radiotelescopios VLA, llamada ahora Karl G. Jansky Very Large Array, en honor a uno de los fundadores del campo. La identificación de sendas estrellas en la misma posición de estas fuentes de radio, aunque su emisión de rayos X es tan débil que el satélite Chandra no ha sido capaz de detectarla, sugiere que se trata de agujeros negros de masa estelar (de entre 10 y 20 masas solares) que acretan materia de dichas estrellas. Más aún, estas fuentes se encuentran cerca del centro del cúmulo (marcado con una cruz roja en la figura de arriba).

Las simulaciones numéricas indican que en unos diez mil millones de años solo entre el 2% y el 40% de los agujeros negros que se forman por colapso de estrellas en un cúmulo estelar acaba formando un sistema binario (compuesto por el agujero negro y una estrella enana blanca). Por tanto, en M22 debe haber entre 5 y 100 agujeros negros. Además, la mayoría de los agujeros negros son eyectados desde la región central del cúmulo hasta las regiones exteriores, por lo que existencia de decenas de agujeros negros provoca la expansión del núcleo del cúmulo, lo que explica por qué M22 es el quinto cúmulo globular en función del radio de su núcleo.

¿Cuál es la importancia de este nuevo resultado? Si muchos agujeros negros son retenidos en los cúmulos globulares, se espera que haya una mayor probabilidad de detectar ondas gravitacionales por fusión de agujeros negros (colisión de dos agujeros negros que formen un sistema binario). El gran impacto el nuevo resultado es que aumenta las probabilidades de que la búsqueda de estas ondas gravitacionales sea fructífera.