Hubble registra detalles de cuando un agujero negro devora una estrella

Utilizando el Telescopio Espacial Hubble, astrónomos han registrado en detalle los momentos finales de una estrella cuando es engullida por un agujero negro.

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Los agujeros negros son recolectores, no cazadores. Yacen al acecho hasta que pasa una estrella desventurada. Cuando la estrella se acerca lo suficiente, el agarre gravitatorio del agujero negro lo destroza violentamente y devora sus gases mientras expulsa una intensa radiación. Esto se denomina ‘evento de interrupción de marea’.

Existe un equilibrio entre la gravedad del agujero negro que atrae la materia estelar y la radiación que expulsa la materia. En otras palabras, los agujeros negros son comedores desordenados. Los astrónomos están utilizando el Hubble para descubrir los detalles de lo que sucede cuando una estrella descarriada se sumerge en el abismo gravitacional.

Hubble no puede fotografiar de cerca el caos del evento de marea AT2022dsb, ya que la estrella masticada está a casi 300 millones de años luz de distancia en el centro de la galaxia ESO 583-G004. Pero los astrónomos utilizaron la poderosa sensibilidad ultravioleta del Hubble para estudiar la luz de la estrella triturada, que incluye hidrógeno, carbono y más. La espectroscopia proporciona pistas forenses sobre el homicidio del agujero negro.

Los astrónomos han detectado alrededor de 100 eventos de interrupción de marea alrededor de los agujeros negros utilizando varios telescopios. La NASA informó recientemente que varios de sus observatorios espaciales de alta energía detectaron otro evento de interrupción de mareas de agujeros negros el 1 de marzo de 2021, y sucedió en otra galaxia. A diferencia de las observaciones del Hubble, los datos se recolectaron en luz de rayos X de una corona extremadamente caliente alrededor del agujero negro que se formó después de que la estrella ya se desgarró.

“Sin embargo, todavía hay muy pocos eventos de marea que se observan en luz ultravioleta dado el tiempo de observación. Esto es realmente desafortunado porque hay mucha información que se puede obtener de los espectros ultravioleta”, dijo en un comunicado Emily Engelthaler del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA). “Estamos entusiasmados porque podemos obtener estos detalles sobre lo que están haciendo los escombros. El evento de marea puede decirnos mucho sobre un agujero negro”. Los cambios en la condición de la estrella condenada se están produciendo en el orden de días o meses.

Para cualquier galaxia dada con un agujero negro supermasivo inactivo en el centro, se estima que la trituración estelar ocurre solo unas pocas veces cada 100,000 años.

Este evento de almuerzo estelar AT2022dsb fue captado por primera vez el 1 de marzo de 2022 por All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN o “Assassin”). Esta colisión energética estuvo lo suficientemente cerca de la Tierra y lo suficientemente brillante como para que los astrónomos del Hubble hicieran espectroscopía ultravioleta durante un período de tiempo más largo de lo normal.

“Por lo general, estos eventos son difíciles de observar. Tal vez obtenga algunas observaciones al comienzo de la interrupción cuando es realmente brillante. Nuestro programa es diferente en el sentido de que está diseñado para observar algunos eventos de mareas durante un año para ver qué sucede “, dijo Peter Maksym de la CfA. “Vimos esto lo suficientemente temprano como para poder observarlo en estas etapas de acreción de agujeros negros muy intensas. Vimos que la tasa de acreción caía a medida que se convertía en un goteo con el tiempo”.

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Los datos espectroscópicos del Hubble se interpretan como provenientes de un área de gas muy brillante, caliente y con forma de rosquilla que alguna vez fue la estrella. Esta área, conocida como toro, es del tamaño del sistema solar y gira alrededor de un agujero negro en el medio.

“Estamos mirando hacia algún lugar en el borde de esa rosquilla. Estamos viendo un viento estelar del agujero negro barriendo la superficie que se proyecta hacia nosotros a velocidades de 20 millones de millas por hora (tres por ciento de la velocidad de la luz), dijo Maksim. “Realmente todavía estamos pensando en el evento. Trituras la estrella y luego tiene este material que se abre camino hacia el agujero negro. Y entonces tienes modelos en los que crees que sabes lo que está pasando, y luego tienes lo que realmente ves. Este es un lugar emocionante para los científicos: justo en la interfaz de lo conocido y lo desconocido”.

Los resultados se informaron en la reunión 241 de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle. (I)