Incluso las estrellas más grandes no siempre están a salvo allí afuera. Cuando la órbita de una estrella tres veces más masiva que la nuestra llevó a la estrella demasiado cerca de un enorme agujero negro, la gravedad del agujero negro arrancó las entrañas de la estrella y las esparció por la escena de un crimen cósmico.
Hace casi una década, este evento de perturbación de las mareas llamó la atención de los científicos no sólo por su enormidad sino también porque la matanza ocurrió “sólo” a 290 millones de años luz de distancia, que está relativamente cerca de la Tierra. Este evento, denominado ASASSN-14li, casi se confundió con una supernova cuando fue descubierto en 2014). Si bien desde entonces se ha descubierto un evento de perturbación de marea más cercano, ASASSN-14li ha seguido atrayendo a los astrónomos porque la estrella involucrada podría ser una de las más grandes, si no la más grande, que se sepa que ha sido devorada por un agujero negro. Ahora, un nuevo análisis forense de este evento saca a la luz más información sobre la víctima estelar.
Prueba A
Si bien ya se conocía la proximidad de ASASSN-14li y la causa de la muerte de la estrella, el equipo de investigación tuvo que pensar como médicos forenses cósmicos para determinar el tamaño de la estrella. Para ello, se basaron en datos de los telescopios de rayos X Chandra de la NASA y XMM-Newton de la ESA. Cuando una estrella es destrozada por las fuerzas gravitacionales de un agujero negro, lo que queda de la estrella se calienta tanto por la intensidad de esas fuerzas que se produce una llamarada. Llamaradas como esta se pueden observar en rayos X, así como en luz visible y ultravioleta.
Durante la llamarada, el disco de acreción del agujero negro absorberá gas de la estrella rota notablemente rápido, un proceso que también libera energía. Chandra y XMM-Newton observaron esto cuando se descubrió el evento por primera vez. Las detecciones de acreción rápida como esta son raras porque la mayoría de las estrellas aniquiladas por los agujeros negros tienden a ser más pequeñas y, por lo tanto, no contienen tanto gas.
La observación del evento en longitudes de onda de rayos X permitió a los telescopios detectar carbono y nitrógeno liberados en el disco de acreción del agujero negro. La cantidad de nitrógeno presente en relación con el carbono puede ayudar a los científicos a determinar la masa de la estrella cuando esas cantidades se compararon con los niveles de esos elementos en el Sol. Las estrellas más pesadas contienen más nitrógeno que carbono debido a la forma en que fusionan el hidrógeno en elementos más pesados.
Simulaciones anteriores de eventos de perturbación de mareas como ASASSN-14Li no habían podido mostrar si el nitrógeno y el carbono que terminaron en el disco de acreción del agujero negro provenían de una estrella de gran masa; el equipo no pudo descartar la posibilidad de que agujero negro alimentándose de una estrella de menor masa que ya se había desprendido de su capa exterior de material.
Identificar si una estrella masiva realmente había llegado a su fin en ASASSN-14li podría compararse con comprobar la evidencia de ADN de la escena de un crimen, excepto que se utilizan elementos en lugar de genes. El gas en el disco de acreción del agujero negro tenía niveles de nitrógeno hasta 100 veces mayores que los del Sol y niveles de carbono mucho más bajos (sólo alrededor del 40 por ciento de lo que contiene el Sol). Esto sugiere que el agujero negro había destripado una estrella con aproximadamente tres veces la masa del Sol.
Investigaciones futuras
Ramírez-Ruiz y su equipo sugirieron que el gas observado por la visión de rayos X de Chandra y XMM-Newton muestra que el gas sospechoso en el disco de acreción del agujero negro probablemente provenía de una sola estrella debido a la proporción extrema de nitrógeno a carbono. Es difícil encontrar una combinación de estrellas que produzca una proporción similar.
«ASASSN-14li es emocionante porque una de las cosas más difíciles con las perturbaciones de las mareas es poder medir la masa de la desafortunada estrella, como lo hemos hecho aquí», dijo el astrofísico Enrico Ramírez-Ruiz de UC Santa Cruz, uno de los autores del estudio. el estudio, en un comunicado de prensa de la NASA.
ASASSN-14li se ha convertido ahora en un precedente en el que basar la búsqueda de estrellas más masivas que sean destruidas por los agujeros negros. Su masa es similar a la masa de las estrellas en un cúmulo cercano al agujero negro supermasivo de nuestra galaxia, Sagitario A*. Si los cúmulos de estrellas en otras galaxias tienen ubicaciones similares en relación con sus agujeros negros supermasivos, podría haber más eventos de perturbación de marea que involucren a estrellas masivas de lo que se pensaba anteriormente. Sólo necesita una investigación forense.
Cartas de revistas astrofísicas, 2023. DOI: 10.3847/2041-8213/ace03c