La NASA capta un agujero negro devorando una estrella de forma insólita

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En esta ilustración, un disco de gas caliente gira alrededor de un agujero negro. Parte del gas procede de una estrella que fue separada por el agujero negro, formando la larga corriente de gas caliente de la derecha, que alimenta el disco. Estos fenómenos se conocen formalmente como perturbaciones de marea o TDE, por sus siglas en inglés. Desde la destrucción de la estrella hasta la formación del disco pueden transcurrir semanas o meses. El gas se calienta más cuanto más se acerca al agujero negro, pero el material más caliente se encuentra por encima del agujero negro. Este material más caliente es una nube de plasma (átomos de gas sin electrones) conocida como corona. La mayoría de las TDE que dan lugar a la formación de una corona también producen chorros de material que salen al espacio alejándose del agujero negro por sus polos. Una TDE llamada AT2021ehb es el primer ejemplo confirmado de formación de una corona sin chorros en un evento de perturbación de marea. La observación de AT2021ehb permite a los científicos estudiar la formación de chorros y coronas por separado. Crédito: NASA/JPL-Caltech
En esta ilustración, un disco de gas caliente gira alrededor de un agujero negro. Parte del gas procede de una estrella que fue separada por el agujero negro, formando la larga corriente de gas caliente de la derecha, que alimenta el disco. Estos fenómenos se conocen formalmente como perturbaciones de marea o TDE, por sus siglas en inglés. Desde la destrucción de la estrella hasta la formación del disco pueden transcurrir semanas o meses. El gas se calienta más cuanto más se acerca al agujero negro, pero el material más caliente se encuentra por encima del agujero negro. Este material más caliente es una nube de plasma (átomos de gas sin electrones) conocida como corona. La mayoría de las TDE que dan lugar a la formación de una corona también producen chorros de material que salen al espacio alejándose del agujero negro por sus polos. Una TDE llamada AT2021ehb es el primer ejemplo confirmado de formación de una corona sin chorros en un evento de perturbación de marea. La observación de AT2021ehb permite a los científicos estudiar la formación de chorros y coronas por separado. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Una estrella que se acerca demasiado a un agujero negro masivo (HNM) puede verse perturbada por las fuerzas de marea en un evento de perturbación de marea (TDE, por sus siglas en inglés). Las primeras pruebas de la existencia de estos eventos se obtuvieron en 1990-1991, cuando se detectaron llamaradas de rayos X en el centro de galaxias en reposo.

Recientemente, varios telescopios de la NASA han observado cómo un enorme agujero negro destrozaba una estrella desafortunada que se había acercado demasiado. Se trata del quinto caso más cercano de agujero negro que destruye una estrella, situado a unos 250 millones de años luz de la Tierra, en el centro de otra galaxia.

Los astrónomos observaron un fuerte aumento de fotones de rayos X de alta energía alrededor del agujero negro después de que la gravedad de éste destrozara la estrella. Esto demostró que el material de la estrella creó una corona, una estructura muy caliente sobre el agujero negro, al ser arrastrada hacia su destrucción.

Este suceso, denominado AT2021ehb, tuvo lugar en una galaxia con un agujero negro central de una masa 10 millones de veces superior a la de nuestro Sol. Durante este TDE, la estrella se desgarró y quedó reducida a nada más que un largo fideo de gas caliente porque el lado de la estrella más cercano al agujero negro fue tironeado con más fuerza que el lado opuesto.

Debido a la proximidad del evento, el satélite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) de la NASA -el telescopio espacial más sensible capaz de monitorizar estas longitudes de onda de luz- obtuvo una visión sin precedentes del desarrollo y evolución de la corona.

En palabras de la NASA: "El trabajo demuestra cómo la destrucción de una estrella por un agujero negro -un proceso formalmente conocido como evento de disrupción de marea- podría utilizarse para comprender mejor qué le ocurre al material capturado por uno de estos behemoths antes de ser devorado por completo."


El evento fue detectado por primera vez el 1 de marzo de 2021 por la Zwicky Transient Facility (ZTF), situada en el Observatorio Palomar, en el sur de California. Posteriormente fue estudiado por el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA y el telescopio Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) (que observa longitudes de onda de rayos X más largas que Swift).

Unos 300 días después del primer descubrimiento, el telescopio NuSTAR de la NASA comenzó a vigilar el sistema. Dado que las coronas suelen formarse con chorros de gas que fluyen en direcciones opuestas desde un agujero negro, los científicos se sorprendieron cuando NuSTAR identificó una corona: una nube de plasma caliente, o átomos de gas con sus electrones despojados.

Los científicos señalaron: "Sin embargo, en el evento de marea AT2021ehb no había chorros, por lo que la observación de la corona fue inesperada". Las coronas emiten rayos X de mayor energía que cualquier otra parte de un agujero negro, pero los científicos no saben de dónde procede el plasma ni exactamente cómo se calienta tanto."

Yuhan Yao, estudiante de posgrado en el Caltech de Pasadena (California), afirma: "Nunca habíamos visto una perturbación de marea con una emisión de rayos X como ésta sin la presencia de un chorro, y eso es espectacular porque significa que potencialmente podemos desentrañar qué causa los chorros y qué causa las coronas. Nuestras observaciones de AT2021ehb concuerdan con la idea de que los campos magnéticos tienen algo que ver con cómo se forma la corona, y queremos saber qué causa que ese campo magnético sea tan fuerte".

Según los científicos, durante este tipo de eventos, la corriente de gas es impulsada alrededor de un agujero negro y colisiona con él. Se cree que esto produce ondas de choque y flujos de gas hacia el exterior que producen luz visible, así como luz en longitudes de onda invisibles para el ojo humano, como los rayos X y la luz ultravioleta.

A continuación, el material empieza a depositarse en un disco que gira alrededor del agujero negro como el agua alrededor de un desagüe, y la fricción genera rayos X de baja energía. En el caso de AT2021ehb, esta serie de acontecimientos tuvo lugar en tan sólo 100 días.

Fuentes, créditos y referencias:

Yuhan Yao, Wenbin Lu et al. The Tidal Disruption Event AT2021ehb: Evidence of Relativistic Disk Reflection, and Rapid Evolution of the Disk–Corona System. The Astrophysical Journal. DOI 10.3847/1538-4357/ac898a

Fuente: NASA JPL

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