¿Qué sucede cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo? La historia obvia es que es absorbido, para no ser visto nunca más. Parte de su material se sobrecalienta al entrar y eso emite enormes cantidades de radiación, generalmente rayos X. Esa no es una explicación incorrecta, simplemente incompleta. Hay más en la historia, gracias a un equipo de astrónomos de la Universidad de California en Berkeley. Utilizaron un espectrógrafo especializado en el Observatorio Lick para estudiar un evento de interrupción de las mareas. Ahí es donde una estrella encontró un agujero negro. Lo que encontraron fue sorprendente.
Ver una estrella condenada alejarse arremolinándose
Los agujeros negros supermasivos se encuentran en las galaxias de todo el universo. Cuando una estrella se acerca a una, suceden cosas extrañas. La atracción gravitacional desgarra la estrella y estira parte de su material en un proceso llamado “espaguetificación”. Estudios recientes de eventos de interrupción de mareas sugieren que también suceden otras cosas. Por ejemplo, los intensos vientos que fluyen hacia afuera desde el evento envían parte del material de la estrella condenada al espacio. Todo es parte de su rareza.
“Una de las cosas más locas que puede hacer un agujero negro supermasivo es destrozar una estrella con sus enormes fuerzas de marea”, dijo el miembro del equipo Wenbin Lu, profesor asistente de astronomía de UC Berkeley. “Estos eventos de interrupción de las mareas estelares son una de las pocas formas en que los astrónomos conocen la existencia de agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias y miden sus propiedades. Sin embargo, debido al costo computacional extremo en la simulación numérica de tales eventos, los astrónomos aún no comprenden los complicados procesos que ocurren después de una interrupción de las mareas”.
Es por eso que estudiar una estrella real cuando se encuentra con su destino es tan importante. El grupo de Berkeley se concentró en uno que se acercó demasiado a un agujero negro en un evento llamado “AT2019qiz”. El desastre ocurrió a unos 215 millones de años luz de la Tierra en una galaxia espiral en la constelación de Eridanus. A medida que la estrella entraba en espiral en el disco de acreción, se hizo trizas. Entonces sucedió algo maravillosamente inesperado. Y, tomó un esfuerzo especial para verlo.
Una visión polarizada de la acción
Dado que el evento de interrupción parecía bastante brillante con luz óptica, los miembros del equipo decidieron estudiarlo con luz polarizada para tener una mejor idea de lo que estaba sucediendo. Las ondas de luz polarizadas viajan en un solo plano, y eso reduce la intensidad de la luz. (Este es el mismo principio que usan las gafas de sol polarizadas para reducir el deslumbramiento). En este caso, el uso de luz polarizada permitió al equipo ver las consecuencias de la destrucción de la estrella. Por lo general, no llegan a ver eso. Según las observaciones de otros eventos similares, tampoco vieron las cantidades esperadas de rayos X. ¿Entonces, qué estaba pasando?
Para AT2019qiz, las observaciones de espectropolarimetría revelaron que gran parte del material de la estrella nunca llegó a las fauces hambrientas del agujero negro. Algunos quedaron manchados por el espacio. Sin embargo, los intensos vientos del agujero negro también crearon una nube de alta velocidad esféricamente simétrica de material estelar sobrante. El equipo lo registró corriendo a unos 10.000 kilómetros por segundo. Esa nube definitivamente proporcionó algunas sorpresas. “Esta es la primera vez que alguien ha deducido la forma de la nube de gas alrededor de una estrella espaguetizada por mareas”, dijo Alex Filippenko, profesor de astronomía de UC Berkeley y miembro del equipo de investigación.
Una estrella triturada proporciona pistas sobre eventos similares
Esta mirada única a la interrupción de una estrella explica por qué los astrónomos no han visto grandes cantidades de rayos X de alta energía de este y otros eventos similares de interrupción de las mareas. Los fuertes vientos crearon la nube y la nube está bloqueando gran parte de la radiación de alta energía de la interrupción.
“La gente ha estado viendo otra evidencia de viento que surge de estos eventos”, dijo Koshore Patra, estudiante de posgrado y autor principal del estudio. “Creo que este estudio de polarización definitivamente fortalece esa evidencia, en el sentido de que no obtendrías una geometría esférica sin tener una cantidad suficiente de viento. El hecho interesante aquí es que una fracción significativa del material en la estrella que está girando en espiral hacia adentro no cae finalmente en el agujero negro, sino que se aleja del agujero negro”.
¿Que sigue?
El uso de luz polarizada proporciona una herramienta importante para estudiar qué sucede cuando otras estrellas se encuentran con agujeros negros supermasivos. También da a los astrónomos acceso a eventos en el disco de acreción del agujero negro. No es una tarea fácil. “Estos eventos de interrupción están tan lejos que realmente no puedes resolverlos, por lo que no puedes estudiar la geometría del evento o la estructura de estas explosiones”, señaló Filippenko. “Pero estudiar la luz polarizada en realidad nos ayuda a deducir cierta información sobre la distribución de la materia en esa explosión o, en este caso, cómo se forma el gas, y posiblemente el disco de acreción, alrededor de este agujero negro”.
La luz polarizada de este tipo de “erupciones” brillantes es una herramienta valiosa para mapear estos eventos. En última instancia, tales observaciones podrían ayudar a construir una imagen “tomográfica” de un evento de interrupción de las mareas a medida que evoluciona, incluso si está en una galaxia muy, muy lejana.
