Las estrellas más masivas del universo están destinadas a explotar como supernovas brillantes antes de colapsar en agujeros negros. Sin embargo, una estrella gigantesca parece no haber cumplido nunca su destino; irónicamente, se acercó demasiado a un agujero negro colosal, que la engulló, desintegrándola por completo.
Esta es la explicación más probable que ofrecen los autores de un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy, que describe el destello de energía más potente y distante jamás registrado en un agujero negro supermasivo.
El objeto cósmico fue observado por primera vez en 2018 por el Zwicky Transient Facility (ZTF), ubicado en el Observatorio Palomar de Caltech, y por el Catalina Real-Time Transient Survey, también dirigido por Caltech. El destello aumentó su brillo rápidamente 40 veces en cuestión de meses y, en su punto máximo, fue 30 veces más luminoso que cualquier otro destello de agujero negro observado hasta la fecha. En su máximo brillo, el destello eclipsó la luz de 10 billones de soles.
El agujero negro supermasivo responsable del destello es un tipo de agujero negro en acreción, o alimentador, llamado núcleo galáctico activo (AGN). Conocido como J2245+3743, se estima que este AGN tiene una masa 500 millones de veces mayor que la de nuestro Sol. Se encuentra a 10 mil millones de años luz de distancia, en el universo remoto. Debido a que la luz tiene una velocidad finita y tarda en llegar hasta nosotros, los astrónomos observan eventos distantes como este en el pasado, cuando el universo era joven.
«La energética muestra que este objeto está muy lejos y es muy brillante», afirma Matthew Graham, autor principal del estudio, profesor de investigación de astronomía en Caltech, científico del proyecto ZTF e investigador principal del mismo. «No se parece a ningún AGN que hayamos visto hasta ahora».
Los astrónomos continúan monitoreando el destello del agujero negro, aunque se está desvaneciendo con el tiempo. De hecho, además de haber presenciado el objeto en el pasado, el tiempo transcurre más lentamente en la remota ubicación del agujero negro en comparación con nuestra propia percepción del tiempo.
«Se trata de un fenómeno llamado dilatación temporal cosmológica, debido al estiramiento del espacio-tiempo. A medida que la luz viaja a través del espacio en expansión para llegar hasta nosotros, su longitud de onda se estira, al igual que el tiempo mismo», explica Graham, señalando que los estudios de larga duración como ZTF y Catalina son importantes para presenciar plenamente eventos del pasado porque, en este caso, «siete años aquí son dos años allá. Estamos viendo el evento reproducirse a una cuarta parte de la velocidad normal».
Para determinar qué podría causar un estallido de luz tan dramático en el cosmos, los investigadores examinaron minuciosamente una lista de posibilidades, concluyendo que el culpable más probable es un evento de disrupción de marea (EDM). Este fenómeno ocurre cuando la gravedad de un agujero negro supermasivo deforma una estrella que se acerca demasiado, consumiéndola lentamente con el tiempo a medida que gira en espiral hacia el agujero negro. El hecho de que la llamarada del agujero negro J2245+3743 aún continúe indica que estamos presenciando una estrella que aún no ha sido devorada por completo, sino más bien como «un pez a medio camino de la garganta de una ballena», dice Graham.
Si la llamarada proviene de un evento de disrupción de marea (TDE), los científicos estiman que el agujero negro supermasivo engulló una estrella con una masa al menos 30 veces mayor que la de nuestro Sol. El anterior récord del TDE candidato más grande, un evento apodado «Scary Barbie» tras su clasificación inicial en el espectro ZTF como ZTF20abrbeie, no fue ni de lejos tan intenso. Ese TDE, que también se cree que se originó en un núcleo galáctico activo (AGN), fue 30 veces más débil que el de J2245+3743, y se estima que su estrella, condenada a la destrucción, tenía entre tres y diez masas solares.
Un tentempié estelar en el disco de un agujero negro
La mayoría de los aproximadamente 100 eventos de disrupción de marea (TDE) observados hasta la fecha no se producen alrededor de núcleos galácticos activos (AGN), estructuras masivas que consisten en agujeros negros supermasivos rodeados por grandes discos de material en espiral que alimentan al agujero negro central. Los AGN presentan una actividad constante, con llamaradas intensas debido a su propia alimentación, lo que puede enmascarar los TDE y dificultar su detección. En cambio, la reciente llamarada gigante J2245+3743 fue tan grande que resultó más fácil de observar.
Sin embargo, al principio, J2245+3743 no parecía tener nada de especial. En 2018, tras su primer avistamiento, los investigadores utilizaron el telescopio Hale de 200 pulgadas del Observatorio Palomar de Caltech para obtener un espectro de su luz, pero este no reveló nada inusual. En 2023, el equipo observó que el destello se atenuaba más lentamente de lo esperado, por lo que obtuvieron otro espectro del Observatorio W. M. Keck en Hawái, el cual reveló el brillo extremo de este núcleo galáctico activo (AGN) en particular.
«Al principio, era importante confirmar que este objeto extremo era realmente tan brillante», explica la coautora K. E. Saavik Ford, profesora del Centro de Posgrado de la Universidad de la Ciudad de Nueva York (CUNY), del Borough of Manhattan Community College y del Museo Americano de Historia Natural (AMNH).
Según Ford, era posible que el objeto estuviera emitiendo la luz directamente hacia nosotros en lugar de brillar en todas direcciones, pero los datos de la antigua misión WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA ayudaron a descartar esa posibilidad. Finalmente, tras descartar también otros escenarios, los investigadores concluyeron que J2245+3743 era, en efecto, el destello de agujero negro más brillante jamás registrado.
«Si convertimos toda la energía del Sol a energía utilizando la famosa fórmula de Albert Einstein E = mc², esa es la cantidad de energía que ha estado emanando de esta llamarada desde que comenzamos a observarla», afirma Ford.
Una vez que el equipo determinó el brillo sin precedentes del evento, investigaron las posibles causas. «Las supernovas no son lo suficientemente brillantes como para explicar esto», señala Ford, refiriéndose a una posibilidad. En cambio, la explicación preferida del equipo es un agujero negro supermasivo que está desgarrando lentamente una estrella enorme.
«Las estrellas de esta magnitud son raras», explica Ford, «pero creemos que las estrellas dentro del disco de un núcleo galáctico activo (AGN) pueden crecer. La materia del disco se deposita sobre las estrellas, lo que provoca que aumenten su masa».
Encontrar un agujero negro que se alimenta de estas estrellas con semejantes proporciones indica que probablemente se estén produciendo otros eventos similares en todo el cosmos. Los investigadores esperan analizar más datos de ZTF para encontrar otros, y el Observatorio Vera C. Rubin de la NSF y el Departamento de Energía también podría encontrar eventos de disrupción de marea (TDE) inusualmente grandes.
«Jamás habríamos descubierto este fenómeno tan inusual si no fuera por ZTF», afirma Graham. «Llevamos siete años observando el cielo con ZTF, así que cuando vemos algún destello o cambio, podemos analizar su comportamiento pasado y predecir su evolución».
Con información de Nature
Compártelo:
Descubre más desde SKYCR.ORG: NASA, exploración espacial y noticias astronómicas
Suscríbete y recibe las últimas entradas en tu correo electrónico.
