Una estrella capturada ha experimentado múltiples encuentros cercanos con un agujero negro supermasivo en una galaxia distante, y tal vez incluso sobrevivió después de que el material fuera arrancado por inmensas fuerzas de marea gravitatorias.
La destrucción de un estrella por las fuerzas gravitatorias de un agujero negro supermasivo es un evento violento conocido como evento de interrupción de marea (TDE). El gas se extrae de la estrella y se somete a una «espaguetificación», donde se tritura y se estira en corrientes de material caliente que fluyen alrededor de la estrella. agujero negro, formando un disco de acreción temporal y muy brillante. Desde nuestro punto de vista, el centro de la galaxia que alberga el agujero negro supermasivo parece brillar.
El 8 de septiembre de 2018, la encuesta automatizada All-Sky para supernovas (ASASSN) detectó una llamarada en el núcleo de una galaxia distante a 893 millones de años luz de distancia. Catalogado como AT2018fyk, el destello tenía todas las características de un TDE. Varios telescopios de rayos X, incluidos los de la NASA Rápidode Europa XMM-Newtonla MÁS HERMOSA instrumento montado en la Estación Espacial Internacional y la de Alemania EROSITA, observó que el agujero negro se iluminaba dramáticamente. Normalmente, los TDE muestran una disminución gradual en el brillo a lo largo de varios años, pero cuando los astrónomos volvieron a observar AT2018fyk unos 600 días después de que se detectara por primera vez, los rayos X se desvanecieron rápidamente. Aún más desconcertante, unos 600 días después, el agujero negro volvió a estallar repentinamente. ¿Que estaba pasando?
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«Hasta ahora, se suponía que cuando vemos las consecuencias de un encuentro cercano entre una estrella y un agujero negro supermasivo, el resultado será fatal para la estrella; es decir, la estrella será completamente destruida», dijo Thomas Wevers, un astrónomo del Observatorio Europeo Austral y autor de una nueva investigación sobre el evento, dijo en un declaración. «Pero a diferencia de todos los otros TDE que conocemos, cuando volvimos a apuntar nuestros telescopios al mismo lugar varios años después, descubrimos que se había vuelto a encender».
Wevers lideró un equipo de astrónomos que se dio cuenta de que los destellos repetidos eran la firma de una estrella que había sobrevivido a un TDE y completó una órbita más para experimentar un segundo TDE. Para explicar completamente lo que estaban observando, el grupo de Wevers desarrolló un modelo de «TDE parcial repetido».
En su modelo, la estrella fue una vez miembro de una sistema binario que pasó demasiado cerca del agujero negro en el centro de su galaxia. La gravedad del agujero negro arrojó una de las estrellas, que se convirtió en un desbocado estrella hiperrápida corriendo a 600 millas (1,000 kilómetros) por segundo fuera de la galaxia. La otra estrella estaba fuertemente unida al agujero negro, en una órbita elíptica de 1.200 días que la llevó hacia lo que los científicos llaman radio de marea: la distancia desde el agujero negro en la que una estrella comienza a ser desgarrada por las mareas gravitatorias que emanan de la estrella. agujero negro.
Debido a que la estrella no estaba completamente dentro del radio de marea, solo se desprendió parte de su material, dejando un núcleo estelar denso que continuó su órbita alrededor del agujero negro. Se necesitan alrededor de 600 días para que el material extraído de la estrella por el agujero negro forme el disco de acreción, por lo que cuando los astrónomos vieron explotar el sistema, la estrella estaba segura cerca del punto más distante de su órbita.
Pero cuando el núcleo de la estrella comenzó a acercarse nuevamente al agujero negro, aproximadamente 1200 días después de su primer encuentro, la estrella comenzó a robar parte de su material del disco de acreción, lo que provocó que la emisión de rayos se desvaneciera repentinamente. el agujero negro, esencialmente roba todo el gas del agujero negro a través de la gravedad y, como resultado, no hay materia para acumular y, por lo tanto, el sistema se oscurece”, Dheeraj Pasham, coautor del estudio y astrofísico del MIT, dijo en el comunicado.
Pero el agujero negro es gravedad pronto le devuelve el favor, robando más material de cerca de la estrella. Al igual que durante el encuentro inicial, hay un retraso de 600 días desde que el agujero negro se alimenta de la estrella hasta la formación del disco de acreción, lo que explica por qué la llamarada de rayos X estalló de nuevo cuando lo hizo.
Desde la órbita de la estrella, el equipo de Wevers calculó que el agujero negro tiene una masa de casi 80 millones de veces la de nuestro Sol, o unas 20 veces más masiva que el agujero negro en el centro de nuestro Sol. Via Láctea, Sagitario A*.
El equipo de Wevers no tendrá que esperar mucho para averiguar si la teoría es correcta. Los científicos predicen que se espera que AT2018fyk se oscurezca nuevamente en agosto, cuando el núcleo de la estrella se encienda nuevamente, y brille nuevamente en marzo de 2025, cuando comience a acumularse nuevo material en el agujero negro.
Sin embargo, existe una complicación potencial en la cantidad de masa que la estrella ha perdido ante el agujero negro. La cantidad de masa perdida depende en parte de la velocidad de rotación de la estrella, que podría verse afectada por el agujero negro. Si la estrella gira lo suficientemente rápido como para romperse, entonces el agujero negro robará material más fácilmente, aumentando la pérdida de masa.
«Si la pérdida de masa es solo del 1%, entonces esperamos que la estrella sobreviva a muchos más encuentros, mientras que si está más cerca del 10%, es posible que la estrella ya haya sido destruida», dijo el coautor Eric Coughlin. sobre el estudio de la Universidad de Syracuse en Nueva York, se lee en el comunicado.
Independientemente, los TDE repetidos y los TDE parciales brindan una rara ventana a la vida de los agujeros negros supermasivos que normalmente no podemos detectar porque están inactivos. Esto es importante para medir su masa y determinar algo sobre cómo evolucionaron los agujeros negros y, por lo tanto, cómo evolucionó también la galaxia alrededor del agujero negro a lo largo de la historia cósmica.
Los resultados fueron presentados en la 241ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana y publicados en Las cartas del diario del astrofísicoambos el 12 de enero.
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