Un agujero negro masivo ha destrozado una estrella y ahora está usando esos restos estelares para golpear a otra estrella o a un agujero negro más pequeño que solía estar a salvo.
Este descubrimiento, realizado con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el Telescopio Espacial Hubble, NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), el Observatorio Neil Gehrels Swift y otros telescopios, ayuda a los astrónomos a vincular dos misterios donde antes solo había indicios de una conexión. El estudio se publica en la revista Nature.
En 2019, los astrónomos presenciaron la señal de una estrella que se acercó demasiado a un agujero negro y fue destruida por las fuerzas gravitacionales del agujero negro. Una vez destrozada, los restos de la estrella forman un disco que gira alrededor del agujero negro, como una especie de cementerio estelar.
Sin embargo, en unos pocos años, este disco se ha expandido hacia afuera y ahora está directamente en el camino de otra estrella, o posiblemente un agujero negro de masa estelar, que orbita el agujero negro masivo a una distancia previamente segura. Esta estrella en órbita choca repetidamente contra el disco de escombros, aproximadamente una vez cada 48 horas, mientras gira. Cuando lo hace, la colisión provoca ráfagas de rayos X que los astrónomos captaron con Chandra.
«Imaginemos a un buceador que se mete repetidamente en una piscina y crea un chapoteo cada vez que entra en el agua», dijo Matt Nicholl de la Queen’s University de Belfast, Reino Unido, el autor principal del estudio. «La estrella en esta comparación es como el buceador y el disco es la piscina, y cada vez que la estrella golpea la superficie crea un enorme ‘chapoteo’ de gas y rayos X. A medida que la estrella orbita alrededor del agujero negro, hace esto una y otra vez».
Los científicos han documentado muchos casos en los que un objeto se acerca demasiado a un agujero negro y se desgarra en un solo estallido de luz. Los astrónomos llaman a estos «eventos de disrupción de marea».
En los últimos años, los astrónomos también han descubierto una nueva clase de destellos brillantes provenientes de los centros de las galaxias, que se detectan solo en rayos X y se repiten muchas veces. Estos eventos también están relacionados con los agujeros negros supermasivos, pero los astrónomos no pudieron explicar qué causó las explosiones semirregulares de rayos X. Las llamaron «erupciones cuasiperiódicas».
«Se había especulado febrilmente sobre la conexión entre estos fenómenos, y ahora hemos descubierto la prueba de que lo están», dijo el coautor Dheeraj Pasham del Instituto Tecnológico de Massachusetts. «Es como obtener un dos por uno cósmico en términos de resolución de misterios».
Este evento de disrupción de marea ahora conocido como AT2019qiz fue descubierto por primera vez por un telescopio óptico de campo amplio en el Observatorio Palomar, llamado Zwicky Transient Facility, en 2019. En 2023, los astrónomos utilizaron tanto Chandra como Hubble para estudiar los escombros que quedaron después de que terminó la disrupción de marea.
Los datos de Chandra se obtuvieron durante tres observaciones diferentes, cada una separada por aproximadamente 4 a 5 horas. La exposición total de aproximadamente 14 horas de tiempo Chandra reveló solo una señal débil en el primer y último fragmento, pero una señal muy fuerte en la observación intermedia.
A partir de ahí, Nicholl y sus colegas utilizaron NICER para observar con frecuencia AT2019qiz en busca de explosiones repetidas de rayos X. Los datos de NICER mostraron que AT2019qiz entra en erupción aproximadamente cada 48 horas. Las observaciones de Swift y del telescopio indio AstroSat consolidaron el hallazgo.
Los datos ultravioleta del Hubble, obtenidos al mismo tiempo que las observaciones de Chandra, permitieron a los científicos determinar el tamaño del disco alrededor del agujero negro supermasivo. Descubrieron que el disco se había vuelto lo suficientemente grande como para que, si algún objeto estuviera orbitando el agujero negro con un período de aproximadamente una semana o menos, colisionaría con el disco y causaría erupciones.
«Este es un gran avance en nuestra comprensión del origen de estas erupciones regulares», dijo Andrew Mummery de la Universidad de Oxford. «Ahora nos damos cuenta de que debemos esperar unos años para que las erupciones se ‘enciendan’ después de que una estrella se haya desgarrado porque el disco tarda un tiempo en expandirse lo suficiente como para encontrarse con otra estrella».
Este resultado tiene implicaciones para la búsqueda de más erupciones cuasi periódicas asociadas con perturbaciones de marea. Encontrar más de estas permitiría a los astrónomos medir la prevalencia y las distancias de los objetos en órbitas cercanas alrededor de agujeros negros supermasivos. Algunos de estos pueden ser excelentes objetivos para los futuros observatorios de ondas gravitacionales planificados.
Las misiones de la NASA son parte de una red mundial en crecimiento de misiones con capacidades diferentes pero complementarias, que observan cambios como estos para resolver misterios sobre cómo funciona el universo.
Con información de Nature
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