Prácticamente cualquier cosa en el espacio podría ser un alimento potencial para un agujero negro supermasivo, y eso incluye estrellas enteras. Incluso las estrellas mucho más grandes que nuestro Sol pueden ser víctimas de la gravedad extrema del agujero negro y ser atraídas hacia sus fauces abiertas. Es un fenómeno aterrador, pero ¿con qué frecuencia sucede realmente?
Se cree que los eventos de perturbación de marea (TDE), cuando las fuerzas de marea de un agujero negro superan la gravedad de una estrella y la destrozan, ocurren una vez cada 10.000 a 100.000 años en cualquier galaxia determinada. Los TDE pueden detectarse por las inmensas cantidades de energía que desprenden. Si bien sus observaciones siguen siendo bastante raras, un equipo internacional de investigadores ha descubierto la friolera de 18 de ellos que búsquedas anteriores no habían detectado. ¿Por qué?
Muchos TDE se pueden encontrar en galaxias polvorientas. El polvo oscurece muchas longitudes de onda de radiación, desde la óptica hasta los rayos X, pero las longitudes de onda infrarrojas largas son mucho menos susceptibles a la dispersión y la absorción. Cuando el equipo examinó las galaxias en el infrarrojo, encontró 18 TDE que habían eludido a los astrónomos antes.
Oculto a la vista
Hasta ahora, la mayoría de los eventos de perturbación de las mareas se detectaban en las bandas óptica y de rayos X. Las búsquedas de TDE que emitían emisiones ópticas (es decir, luz visible) y rayos X llevaron a un aumento de los descubrimientos de TDE en la década de 2010. Estos métodos aún pueden detectar algunas TDE, pero no todas. El problema es que ambos tipos de radiación tienen longitudes de onda cortas que pueden ser fácilmente dispersadas y absorbidas por el polvo, lo que oscurecerá los objetos y fenómenos dentro de cualquier galaxia rica en polvo.
El agujero negro supermasivo en el núcleo galáctico es el que causa los TDE. El polvo y el gas en el disco de acreción de un agujero negro no ayudan en la detección.
La mayoría de los TDE descubiertos por el equipo de investigación no habían sido detectados previamente en la banda óptica por la misión del observatorio infrarrojo WISE o NEOWISE. Cuando buscaron estos eventos en los datos de las misiones WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) y NEOWISE de la NASA, junto con datos de otras misiones como el estudio de todo el cielo eROSITA de SRG, las bandas ópticas y de rayos X no mostraron mucho. Sólo cuando los investigadores observaron los datos del infrarrojo medio de WISE/NEOWISE descubrieron TDE ocultas.
Bajo una luz diferente
Los eventos de perturbación de las mareas que sólo pueden observarse en el infrarrojo tienen enormes implicaciones para la población real de TDE, que era difícil de estimar basándose en los que sólo se habían detectado en las bandas óptica y de rayos X. También resuelve el misterio de por qué parecía haber una falta de TDE en las galaxias con formación de estrellas, que tienden a ser ricas en polvo.
Entre los 18 eventos recién descubiertos se incluye el que ahora es el TDE conocido más cercano a la Tierra. Reside en una galaxia de formación estelar especialmente polvorienta, lo que habría hecho casi imposible verla sin observaciones infrarrojas.
La formación de estrellas ha tenido un impacto en el lugar donde los astrónomos buscaban TDE. Hasta ahora, las galaxias que ya no formaban estrellas se consideraban lugares ideales para buscar TDE porque tenían poco polvo. Como las estrellas nacen en enormes nubes de polvo y gas, parecía como si no hubiera TDE en las galaxias con formación estelar cuando se observaban en longitudes de onda más cortas. Esto explica por qué se pensaba que las TDE probablemente ocurrían en galaxias donde la formación de estrellas había cesado o casi cesado.
El polvo puede interponerse en el camino la mayor parte del tiempo, pero tiene una ventaja que en realidad ayudó a los investigadores a encontrar algunos TDE previamente desconocidos. Se produce una enorme cantidad de calor cuando las estrellas son desmembradas por agujeros negros supermasivos. Los ecos de polvo se producen cuando las partículas de polvo se calientan y emiten radiación, generalmente radiación infrarroja. Estos ecos de polvo también pueden ayudar a detectar TDE ocultas.
La detección infrarroja de tantos TDE también responde potencialmente a la pregunta de la «energía faltante». Teóricamente se predice que los TDE producirán más energía de la que hemos observado, entonces, ¿adónde se fue el resto? Los investigadores que encontraron los nuevos TDE sugieren que la impresión de que faltaba energía se debía a nuestra incapacidad para observar la radiación oscurecida por el polvo y el gas: no faltaba energía; simplemente había pasado desapercibido.
Resulta que las TDE pueden no ser tan raras como pensábamos. También pueden volverse aún menos esquivos en poco tiempo. Los astrónomos tendrán una idea mucho más clara de la población después de futuros estudios, como el Legacy Survey of Space and Time (LSST) en el Observatorio Vera Rubin, que los busca con visión infrarroja. Encuestas tan poderosas pueden encontrar cientos, incluso miles, de TDE cada año.
“Este trabajo representa la muestra más limpia de [infrared]»TDE seleccionados hasta la fecha», dijo el equipo de investigación en un estudio publicado recientemente en The Astrophysical Journal. «Como tal, presenta nuevos conocimientos sobre la demografía de TDE en el universo local y nos permite investigar las propiedades de una clase de TDE que antes se pasaba por alto».
The Astrophysical Journal, 2024. DOI: 10.3847/1538-4357/ad18bb