Especialistas observan cómo estrella pervive a un agujero negro
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Sábado 21 de Enero de 2023 1:07 pm
+ -El fenómeno genera una luminosa llamarada de acreción conocida como evento de disrupción de marea
Un equipo de físicos ha
podido observar la sorprendente órbita de una estrella alrededor de un agujero
negro supermasivo, sobreviviendo en primera instancia a la interacción con el
mismo.
A cientos de millones de
años luz de distancia, en una galaxia lejana, una estrella en órbita alrededor
de un agujero negro supermasivo está siendo violentamente desgarrada por la
inmensa atracción gravitatoria del agujero negro. A medida que la estrella es
destrozada, sus restos se transforman en una corriente de escombros que llueven
de nuevo sobre el agujero negro para formar un disco de material muy caliente y
muy brillante que gira alrededor del agujero negro, llamado disco de acreción.
Este fenómeno, en el que
una estrella es destruida por un agujero negro supermasivo y genera una
luminosa llamarada de acreción, se conoce como evento de disrupción de marea
(TDE, por sus siglas en inglés), y se prevé que los TDE se produzcan
aproximadamente una vez cada 10 mil a 100 mil años en una galaxia determinada.
Con luminosidades que
superan a las de galaxias enteras (es decir, miles de millones de veces más
brillantes que nuestro Sol) durante breves periodos de tiempo (de meses a
años), los fenómenos de acreción permiten a los astrofísicos estudiar los
agujeros negros supermasivos (SMBH) desde distancias cosmológicas,
proporcionando una ventana a las regiones centrales de galaxias que, de otro
modo, permanecerían inactivas.
Al sondear estos sucesos
de “gravedad intensa”, en los que la teoría general de la relatividad de
Einstein es fundamental para determinar cómo se comporta la materia, las TDE
aportan información sobre uno de los entornos más extremos del universo: el
horizonte de sucesos -el punto de no retorno- de un agujero negro.
Por lo general, las TDE
se producen “una vez y ya está” porque el campo gravitatorio extremo del SMBH
destruye la estrella, lo que significa que el SMBH se desvanece en la oscuridad
tras la llamarada de acreción. En algunos casos, sin embargo, el núcleo de alta
densidad de la estrella puede sobrevivir a la interacción gravitatoria con el
SMBH, lo que le permite orbitar alrededor del agujero negro más de una vez. Los
investigadores llaman a esto un TDE parcial repetitivo.
Un equipo de físicos,
entre ellos el autor principal Thomas Wevers, miembro del Observatorio Europeo
Austral, y los coautores Eric Coughlin, profesor adjunto de Física en la
Universidad de Syracuse, y Dheeraj R. "DJ" Pasham, científico
investigador del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del
MIT, han propuesto un modelo de TDE parcial repetitiva basado en la observación.
Sus conclusiones,
publicadas en The Astrophysical Journal
Letters, describen la captura de la estrella por un SMBH, la extracción del
material cada vez que la estrella se acerca al agujero negro y el retardo entre
el momento en que el material es extraído y el momento en que alimenta de nuevo
al agujero negro.
El trabajo del equipo es
el primero en desarrollar y utilizar un modelo detallado de una TDE parcial
repetitiva para explicar las observaciones, hacer predicciones sobre las
propiedades orbitales de una estrella en una galaxia lejana y comprender el
proceso de perturbación parcial por marea.
El equipo está
estudiando una TDE conocida como AT2018fyk (AT significa Astrophysical Transient). La estrella fue capturada por un SMBH
mediante un proceso de intercambio conocido como "captura de Hills",
en el que la estrella formaba parte originalmente de un sistema binario (dos
estrellas que orbitan una alrededor de la otra bajo su mutua atracción
gravitatoria) que fue desgarrado por el campo gravitatorio del agujero negro.
La otra estrella (no capturada) fue expulsada del centro de la galaxia a
velocidades comparables a unos mil km/s,
lo que se conoce como estrella de hipervelocidad.
Una vez unida al SMBH,
la estrella que alimenta la emisión de AT2018fyk ha sido despojada
repetidamente de su envoltura exterior cada vez que pasa por su punto de máxima
aproximación al agujero negro. Las capas exteriores despojadas de la estrella
forman el brillante disco de acreción, que los investigadores pueden estudiar
utilizando telescopios ópticos de rayos X y ultravioleta que observan la luz de
galaxias lejanas.
Según Wevers, tener la
oportunidad de estudiar un TDE parcial repetido proporciona una visión sin
precedentes de la existencia de agujeros negros supermasivos y de la dinámica
orbital de las estrellas en los centros de las galaxias.
“Hasta ahora, la
suposición era que cuando vemos las secuelas de un encuentro cercano entre una
estrella y un agujero negro supermasivo, el resultado será fatal para la
estrella, es decir, la estrella se destruye por completo”, afirma en un
comunicado. “Pero, al contrario de lo que ocurre con todas las demás TDE que
conocemos, cuando volvimos a apuntar nuestros telescopios al mismo lugar varios
años después, descubrimos que había vuelto a brillar. Esto nos llevó a proponer
que, en lugar de ser fatal, parte de la estrella sobrevivió al encuentro
inicial y regresó al mismo lugar para ser despojada de material una vez más,
explicando la fase de rebrillantez”.
El Universal
