Muerte por espaguetificación: telescopios de ESO registran los últimos momentos de una estrella devorada por un agujero negro
12 de Octubre de 2020
Utilizando telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO) y de otras organizaciones de todo el mundo, un equipo de astrónomos ha detectado una rara explosión de luz proveniente de una estrella desgarrada por un agujero negro supermasivo. El fenómeno, conocido como evento de disrupción de marea, es el más cercano de este tipo registrado hasta la fecha, a una distancia de poco más de 215 millones de años luz de la Tierra, y ha sido estudiado con un detalle sin precedentes. La investigación se publica hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
“La idea de un agujero negro 'succionando' a una estrella cercana suena como a ciencia ficción. Pero es exactamente lo que sucede en un evento de disrupción de marea”, declara Matt Nicholl, profesor e investigador de la Real Sociedad Astronómica en la Universidad de Birmingham, Reino Unido, y autor principal del nuevo estudio. Pero estos eventos de disrupción de marea, donde una estrella experimenta lo que se conoce como espaguetificación al ser absorbido por un agujero negro, son poco comunes y no siempre son fáciles de estudiar. Con el fin de estudiar en detalle lo que sucede cuando una estrella es devorada por un monstruo de este tipo, el equipo de investigación apuntó al VLT (Very Large Telescope ) y al NTT (New Technology Telescope) de ESO hacia un nuevo destello de luz que tuvo lugar el año pasado cerca de un agujero negro supermasivo.
Los astrónomos saben lo que debería pasar en teoría. "Cuando una desafortunada estrella vaga demasiado cerca de un agujero negro supermasivo del centro de una galaxia, el tirón gravitacional extremo del agujero negro desgarra a la estrella, arrancándole finas corrientes de material", explica el autor del estudio, Thomas Wevers, un investigador postdoctoral de ESO (“ESO Fellow”) en Santiago de Chile que se encontraba en el Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) cuando dirigió este trabajo. A medida que algunas de las finas hebras de materia estelar caen en el agujero negro durante este proceso de espaguetificación, se libera una brillante llamarada de energía que los astrónomos pueden detectar.
Aunque potente y brillante, hasta ahora los astrónomos han tenido problemas para investigar estas ráfagas de luz que a menudo se ven oscurecidas por una cortina de polvo y escombros: ahora han sido capaces de arrojar luz sobre el origen de esta cortina.
“Descubrimos que, cuando un agujero negro devora una estrella, puede lanzar una poderosa explosión de materia hacia afuera que obstruye nuestra vista”, explica Samantha Oates, también de la Universidad de Birmingham. Esto sucede porque la energía liberada cuando el agujero negro se alimenta del material estelar impulsa los escombros de la estrella hacia afuera.
El descubrimiento fue posible porque el evento de disrupción de marea que el equipo estudió, AT2019qiz, se detectó poco tiempo después de que la estrella fuera destrozada. “En realidad, gracias a que lo detectamos pronto, pudimos ver la cortina de polvo y escombros formándose a medida que el agujero negro lanzaba un potente chorro de material con velocidades de hasta 10 000 km/s”, afirma Kate Alexander, investigadora postdoctoral (NASA Einstein Fellow) en la Universidad de Northwestern (Estados Unidos). “Este 'vistazo tras el telón' fue nuestra primera oportunidad para identificar el origen del material que oscurece y seguir en tiempo real cómo envuelve al agujero negro”.
Durante un período de 6 meses, a lo largo de los cuales la llamarada creció en luminosidad y luego se desvaneció, el equipo llevó a cabo observaciones de AT2019qiz, ubicada en una galaxia espiral, en la constelación de Eridanus. “Varios sondeos detectaron la emisión del nuevo evento de disrupción de marea muy poco tiempo después de que la estrella fuera destrozada", declara Wevers. "Inmediatamente apuntamos un conjunto de telescopios terrestres y espaciales en esa dirección para ver cómo se producía la luz”.
En los meses sucesivos se llevaron a cabo múltiples observaciones del evento con instalaciones que incluyeron a X-shooter y EFOSC2, potentes instrumentos instalados en el VLT y el NTT de ESO, en Chile. La celeridad y las extensas observaciones en luz ultravioleta, rango óptico, rayos X y ondas de radio, revelaron, por primera vez, una conexión directa entre el material que fluye de la estrella y el brillante destello emitido a medida que es devorada por el agujero negro. “Las observaciones mostraron que la estrella tenía aproximadamente la misma masa que nuestro propio Sol y que el monstruoso agujero negro, que es más de un millón de veces más masivo, le había hecho perder aproximadamente la mitad de esa masa”, afirma Nicholl, que también es investigador visitante en la Universidad de Edimburgo.
Esta investigación nos ayuda a entender mejor los agujeros negros supermasivos y cómo se comporta la materia en los entornos de gravedad extrema que los rodean. El equipo dice que AT2019qiz podría incluso actuar como una "piedra Rosetta" para interpretar futuras observaciones de eventos de disrupción de marea. El ELT (Extremely Large Telescope) de ESO, cuyo inicio de operaciones se prevé para esta década, permitirá a los investigadores detectar eventos de disrupción de marea cada vez más débiles y de evolución más rápida con el fin de resolver más misterios de la física de los agujeros negros.
Información adicional
Esta investigación se ha presentado en el artículo científico “An outflow powers the optical rise of the nearby, fast-evolving tidal disruption event AT2019qiz” y aparece en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093/mnras/staa2824).
El equipo está formado por M. Nicholl (Instituto de Astronomía de Ondas Gravitacionales de Birmingham y Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Birmingham, Reino Unido [Birmingham] e Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Reino Unido [IfA]); T. Wevers (Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge, Reino Unido); S. R. Oates (Birmingham); K. D. Alexander (Centro de Exploración Interdisciplinar e Investigación en Astrofísica y Departamento de Física y Astronomía, Universidad Northwestern, EE.UU. [Northwestern]); G. Leloudas (DTU Space, Instituto Nacional del Espacio, Universidad Técnica de Dinamarca, Dinamarca [DTU]); F. Onori (Instituto de Astrofísica y Planetología Espacial (INAF), Roma, Italia); A. Jerkstrand (Instituto Max-Planck de Astrofísica, Garching, Alemania, y Departamento de Astronomía, Universidad de Estocolmo, Suecia [Stockholm]); S. Gomez (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, Cambridge, EE.UU. [CfA]); S. Campana (INAF–Observatorio Astronómico de Brera, Italia); I. Arcavi (La Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Tel Aviv, Israel, y Programa Escolar Global Azrieli de CIFAR, CIFAR, Toronto, Canadá); P. Charalampopoulos (DTU); M. Gromadzki (Observatorio Astronómico, Universidad de Varsovia, Polonia [Warsaw]); N. Ihanec (Warsaw); P. G. Jonker (Departamento de Astrofísica/IMAPP, Universidad Radboud, Países Bajos [Radboud] y SRON, Instituto de Investigación Espacial de los Países Bajos [SRON]); A. Lawrence (IfA); I. Mandel (Centro Monash de Astrofísica, Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Monash, Australia y Centro ARC de Excelencia para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales – OzGrav, Australia y Birmingham); S. Schulze (Departamento de Astrofísica y Física de Partículas, Instituto Weizmann de Ciencias, Israel [Weizmann]); P. Short (IfA); J. Burke (Observatorio Las Cumbres, Goleta, EE.UU. [LCO] y Departamento de Física, Universidad de California, Santa Bárbara, EE.UU. [UCSB]); C. McCully (LCO y UCSB); D. Hiramatsu (LCO y UCSB); D. A. Howell (LCO y UCSB); C. Pellegrino (LCO y UCSB); H. Abbot (Escuela de Investigación en Astronomía y Astrofísica, Universidad Nacional de Australia, Australia [ANU]); J. P. Anderson (Observatorio Europeo Austral, Santiago, Chile); E. Berger (CfA); P. K. Blanchard (Northwestern); G. Cannizzaro (Radboud y SRON); T.-W. Chen (Stockholm); M. Dennefeld (Instituto de Astrofísica de París (IAP), y Universidad de la Sorbona, París, Francia); L. Galbany (Departamento de Física Teórica y del Cosmos, Universidad de Granada, España); S. González-Gaitán (CENTRA-Centro de Astrofísica y Gravitación y Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidad de Lisboa, Portugal); G. Hosseinzadeh (CfA); C. Inserra (Escuela de Física & Astronomía, Universidad de Cardiff, Reino Unido); I. Irani (Weizmann); P. Kuin (Laboratorio de ciencias Espaciales Mullard, University College de Londres, Reino Unido); T. Muller-Bravo (escuela de Física y Astronomía, Universidad de Southampton, Reino Unido); J. Pineda (Departamento de Ciencias Físicas, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile); N. P. Ross (IfA); R. Roy (Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica, Ganeshkhind, India); S. J. Smartt (Centro de Investigación en Astrofísica, Escuela de Matemáticas y Física, Universidad Queen’s de Belfast, Reino Unido [QUB]); K. W. Smith (QUB); B. Tucker (ANU); Ł. Wyrzykowski (Warsaw), D. R. Young (QUB).
ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con dieciséis países miembros: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con Chile, país anfitrión, y Australia como aliado estratégico. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope junto con su interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer), el más avanzado del mundo, así como dos telescopios de rastreo: VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía), que trabaja en el infrarrojo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT), que rastrea en luz visible. ESO también es socio de dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Finalmente, en Cerro Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.
Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.
El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.
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