Una estrella es destrozada por un agujero negro

Varios telescopios de la NASA observaron recientemente un agujero negro masivo que destrozaba una estrella desafortunada que se acercaba demasiado. 

La galaxia anfitrion del evento AT2021ehb. La galaxia esta casi de canto. 

Ubicado a unos 250 millones de años luz de la Tierra fue el quinto ejemplo más cercano de un agujero negro que destruye una estrella jamás observado.

Una vez que la gravedad del agujero negro rompió completamente la estrella, los astrónomos vieron un aumento dramático en la luz de rayos X de alta energía. Esto indicó que a medida que el material estelar fue atraído hacia su perdición, formó una estructura extremadamente caliente sobre el agujero negro llamada corona. 

El satélite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) de la NASA es el telescopio espacial más sensible capaz de observar estas longitudes de onda de luz, y la proximidad del evento proporcionó una vista sin precedentes de la formación y evolución de la corona, según un nuevo estudio publicado en Astrophysical Journal. (articulo completo en ingles).

El trabajo demuestra cómo la destrucción de una estrella por un agujero negro, un proceso conocido formalmente como un evento de disrupción de marea, podría usarse para comprender mejor qué sucede con el material capturado por uno de estos gigantes antes de ser devorado por completo.

La mayoría de los agujeros negros que los científicos pueden estudiar están rodeados de gas caliente que se ha acumulado durante muchos años, a veces milenios, y forma discos de miles de millones de kilómetros de ancho. En algunos casos, estos discos brillan más que galaxias enteras. A veces, alrededor de agujeros negros mucho menos activos, se destaca una sola estrella que se está desgarrando y consumiendo. Y de principio a fin, el proceso a menudo toma solo unas semanas o meses. 

La observabilidad y la corta duración de los eventos de disrupción de marea los hacen especialmente atractivos para los astrónomos, que pueden descifrar cómo la gravedad del agujero negro manipula el material que lo rodea, creando increíbles espectáculos de luces y nuevas características físicas.

"Los eventos de disrupción de marea son una especie de laboratorio cósmico", dijo la coautora del estudio Suvi Gezari, astrónoma del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. "Son nuestra ventana a la alimentación en tiempo real de un enorme agujero negro que acecha en el centro de una galaxia".

Cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro, la intensa gravedad estirará la estrella hasta que se convierta en un largo río de gas caliente, como se muestra en la siguiente animación. Luego, el gas se azota alrededor del agujero negro y gradualmente se pone en órbita, formando un disco brillante.

Una señal sorprendente

El foco del nuevo estudio es un evento llamado AT2021ehb, que tuvo lugar en una galaxia con un agujero negro central de unas 10 millones de veces la masa de nuestro Sol (la diferencia entre una bola de boliche y el Titanic). Es poco mas del doble de Sag A*, nuestro agujero negro supermasivo.

Los científicos creen que la corriente de gas es azotada alrededor de un agujero negro durante estos eventos, chocando consigo misma. Esto crea ondas de choque y flujos de gas hacia el exterior que generan luz visible, así como longitudes de onda no visibles para el ojo humano, como la luz ultravioleta y los rayos X. Luego, el material comienza a asentarse en un disco que gira alrededor del agujero negro como el agua circulando por un desagüe, y la fricción genera rayos X de baja energía. En el caso de AT2021ehb, esta serie de eventos se llevó a cabo durante solo 100 días.

El evento fue visto por primera vez el 1 de marzo de 2021 por la «Zwicky Transient Facility» (ZTF), ubicada en el Observatorio Palomar en el sur de California. 

Luego, alrededor de 300 días después de que se detectó el evento por primera vez, NuSTAR de la NASA comenzó a observar el sistema. Los científicos se sorprendieron cuando NuSTAR detectó una corona, (nube de plasma caliente). Las coronas suelen aparecer con chorros de gas que fluyen en direcciones opuestas desde un agujero negro. Sin embargo, con el evento de marea AT2021ehb, no hubo chorros, lo que hizo que la observación de la corona fuera inesperada. Las coronas emiten rayos X de mayor energía que cualquier otra parte de un agujero negro, pero los científicos no saben de dónde proviene el plasma o cómo se calienta tanto.

Diagrama simple de un agujero negro. En general, cuando se forma una corona o nube de gas caliente, se generan los jet o chorros. Pero en este caso no ha sucedido.

"Nunca hemos visto un evento de disrupción de marea con emisión de rayos X como este sin la presencia de chorros, y eso es realmente espectacular porque significa que potencialmente podemos desentrañar qué causa los chorros y qué causa las coronas", dijo Yuhan Yao, estudiante de posgrado en Caltech en Pasadena, California, y autor principal del nuevo estudio. "Nuestras observaciones de AT2021ehb están de acuerdo con la idea de que los campos magnéticos tienen algo que ver con la forma en que nace la corona, y queremos saber qué está causando que ese campo magnético se vuelva tan fuerte".

Se siguen buscando objetos similares para terminar de entender cómo se producen exactamente estos eventos.