Observan un agujero negro engullendo y desgarrando una estrella

Varios equipos de astrónomos han detectado un raro evento de disrupción de marea (TDE, por sus siglas en inglés), que se produce cuando una estrella es desgarrada por un agujero negro supermasivo y libera una serie de ráfagas de energía, según informan dos artículos publicados este miércoles en las revistas Nature y Nature Astronomy. Los hallazgos pueden mejorar nuestra comprensión de las propiedades de los agujeros negros a distancias cosmológicas.

Las estrellas que se encuentran demasiado cerca de un agujero negro son destrozadas por las increíbles fuerzas de marea del agujero negro. Aproximadamente el 1% de estos eventos hacen que los chorros de plasma y radiación sean expulsados por los polos del agujero negro giratorio. En 1971, el pionero de los agujeros negros, John Wheeler, introdujo el concepto de TDE con chorro como "un tubo de pasta de dientes que se aprieta con fuerza desde la zona media" haciendo que el sistema "expulse materia por ambos extremos".

Los TDE pueden brindar la oportunidad de estudiar cómo crecen los agujeros negros supermasivos al acumular (o acrecentar) materia. Cuando una estrella es atraída rápidamente hacia un agujero negro, puede romperse y su material puede caer sobre el disco de acreción del agujero negro. En algunos casos, el material acumulado genera poderosos chorros de materia y, en casos muy raros, los TDE pueden conducir a la producción de un chorro relativista, viajando cerca de la velocidad de la luz, pero estos eventos son raros y poco conocidos. 

Este tipo de eventos son como "un tubo de pasta de dientes que se aprieta con fuerza"

Igor Andreoni, Michael Coughlin y su equipo por un lado, y Dheeraj R. Pasham y sus colegas por otro, informan sobre la detección de AT2022cmc: un evento astronómico transitorio que libera grandes cantidades de energía. Las observaciones, realizadas en el rango óptico y en otras longitudes de onda usando múltiples telescopios, son consistentes con la emisión de un chorro luminoso de la violenta interrupción de una estrella que pasa demasiado cerca de un agujero negro masivo. 

Estas observaciones, particularmente aquellas en el régimen de rayos X, indican las energías extremas involucradas, y los rápidos cambios de brillo y la naturaleza de larga duración de todo el evento son características de un raro TDE relativista en chorro, uno de los cuatro únicos informados hasta la fecha. Mientras que la mayoría de los TDE detectados se originan en el universo cercano, este evento provino de una galaxia a una distancia de unos 12.400 años luz, visible desde la Tierra a causa de su brillo excepcional.

"Solo hemos visto un puñado de estos TDE con chorro y siguen siendo eventos muy exóticos y poco conocidos", afirma Nial Tanvir, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, quien dirigió las observaciones con el VLT para determinar la distancia del objeto.

Un agujero negro que apunta hacia nosotros

Un total de 21 telescopios de todo el mundo recopiló una amplia variedad de rangos de luz, desde rayos gamma de alta energía hasta ondas de radio. El equipo comparó estos datos con diferentes tipos de eventos conocidos, desde estrellas colapsadas hasta kilonovas. Pero el único escenario que coincidía con los datos era un raro TDE con chorro apuntando hacia nosotros.

"El hecho de que el chorro relativista apunte hacia nosotros hace que el evento sea mucho más brillante”

"El hecho de que el chorro relativista apunte hacia nosotros”, explica Giorgos Leloudas, astrónomo y coautor de este estudio, “hace que el evento sea mucho más brillante de lo que parecería de otra manera, y también lo hace visible en un espectro más amplio del espectro electromagnético".

El chorro más distante

Las medidas sobre la distancia tomadas por el VLT revelaron que AT2022cmc es el TDE más distante que se haya descubierto, pero este no es el único aspecto récord de este objeto. "Hasta ahora, el pequeño número de TDE con chorro que se conocen se había detectado, inicialmente, utilizando telescopios de rayos gamma y rayos X de alta energía, pero este fue el primer descubrimiento de un evento de este tipo durante un estudio óptico", declara Daniel Perley, astrónomo de la Universidad John Moores de Liverpool, en el Reino Unido, y coautor del estudio. 

Esto demuestra una nueva forma de detectar TDEs con chorro, permitiendo un estudio más profundo de estos eventos raros y de los ambientes extremos que rodean a los agujeros negros. Los autores señalan que el campo magnético inferido es inusualmente bajo, contrario a la teoría convencional de que tales chorros altamente relativistas requieren campos magnéticos altos. 

Andreoni y sus colegas concluyen también que sus hallazgos confirman que alrededor del 1% de los TDE tienen chorros relativistas, lo que corrobora las predicciones previas sobre la rareza de tales ocurrencias. 

Referencias: A very luminous jet from the disruption of a star by a massive black hole (Nature) doi: 10.1038/s41586-022-05465-8 | The Birth of a Relativistic Jet Following the Disruption of a Star by a Cosmological Black Hole (Nature Astronomy) doi: 10.1038/s41550-022-01820-x | Fuente: ESO