Los astrónomos capturan un agujero negro devorando una estrella en un «frenesí de hiperalimentación»

A principios de este año, los astrónomos captaron una señal inusualmente brillante en los regímenes de rayos X, ópticos y de radio, denominada AT 2022cmc. Ahora han determinado que la fuente más probable de esa señal es un agujero negro supermasivo que engulle una estrella en un «frenesí de hiperalimentación», disparando chorros de materia en lo que se conoce como un evento de interrupción de marea (TDE). Según un nuevo artículo publicado en la revista Nature Astronomy, es uno de los libros de récords: el evento de este tipo más lejano hasta ahora detectado a aproximadamente 8.500 millones de años luz de distancia.

Los autores estiman que el chorro de este TDE viaja al 99,99 por ciento de la velocidad de la luz, lo que significa que el agujero negro realmente se está tragando su comida estelar. «Probablemente se esté tragando la estrella a razón de la mitad de la masa del Sol por año», dijo el coautor Dheeraj «DJ» Pasham de la Universidad de Birmingham. «Gran parte de esta interrupción de las mareas ocurre desde el principio, y pudimos detectar este evento desde el principio, dentro de una semana desde que el agujero negro comenzó a alimentarse de la estrella».

Como informamos anteriormente, es un error popular pensar que los agujeros negros se comportan como aspiradoras cósmicas, absorbiendo vorazmente cualquier materia a su alrededor. En realidad, solo las cosas que pasan más allá del horizonte de eventos, incluida la luz, se tragan y no pueden escapar, aunque los agujeros negros también son comedores desordenados. Eso significa que parte de la materia de un objeto es expulsada en un poderoso chorro.

Si ese objeto es una estrella, el proceso de ser triturado (o «espaguetizado») por las poderosas fuerzas gravitatorias de un agujero negro ocurre fuera del horizonte de eventos, y parte de la masa original de la estrella es expulsada violentamente hacia afuera. Esto, a su vez, puede formar un anillo giratorio de materia (también conocido como disco de acreción) alrededor del agujero negro que emite potentes rayos X y luz visible y, a veces, ondas de radio. El físico John Wheeler describió una vez los TDE inyectados como «un tubo de pasta de dientes apretado por la mitad», de modo que la materia sale a chorros por ambos extremos. Los TDE son una forma en que los astrónomos pueden inferir indirectamente la presencia de un agujero negro.

Por ejemplo, en 2018, los astrónomos anunciaron la primera imagen directa de las secuelas de una estrella destrozada por un agujero negro 20 millones de veces más masivo que nuestro Sol en un par de galaxias en colisión llamadas Arp 299, a unos 150 millones de años luz de la Tierra. . Un año más tarde, los astrónomos registraron la agonía final de una estrella siendo destrozada por un agujero negro supermasivo, denominado AT 2019qiz, que proporcionó la primera evidencia directa de que el gas que sale durante la interrupción y la acreción produce las poderosas emisiones ópticas y de radio observadas anteriormente. En enero, los astrónomos detectaron un segundo TDE candidato en el régimen de radio (denominado J1533+2727) en los datos de archivo recopilados por el telescopio Very Large Array (VLA) en Nuevo México.

Los astrónomos detectaron por primera vez AT 2022cmc en febrero y rápidamente dirigieron varios telescopios que operaban en una amplia gama de longitudes de onda hacia la fuente. Estos incluyeron un telescopio de rayos X a bordo de la Estación Espacial Internacional llamado Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER). Era posible que la señal brillante, calculada como equivalente a la luz de 1.000 billones de soles, fuera un estallido de rayos gamma del colapso de una estrella masiva. Pero los datos revelaron una fuente 100 veces más poderosa que incluso el estallido de rayos gamma más fuerte conocido.

«Nuestro espectro nos dijo que la fuente estaba caliente: alrededor de 30.000 grados, lo que es típico para un TDE», dijo el coautor Matt Nicholl, de la Universidad de Birmingham. «Pero también vimos cierta absorción de luz por parte de la galaxia donde ocurrió este evento». ocurrió. Estas líneas de absorción se desplazaron mucho hacia longitudes de onda más rojas, lo que nos dice que esta galaxia estaba mucho más lejos de lo que esperábamos”.

Dado el brillo de AT 2022cmc y su mayor duración, los astrónomos concluyeron que debe estar alimentado por un agujero negro supermasivo. Los datos de rayos X también apuntaron a un «episodio de acumulación extrema». Entonces es cuando se forma un remolino de escombros cuando la desafortunada estrella cae en el agujero negro. Pero el brillo aún fue una sorpresa, dada la distancia a la que se encuentra la fuente de la Tierra. Los autores atribuyen esto al llamado «impulso Doppler», que ocurre cuando el chorro apunta directamente hacia la Tierra, de manera muy similar a cómo se amplifica el sonido de una sirena que pasa. AT 2022cmc es solo el cuarto TDE potenciado por Doppler encontrado hasta ahora; el último fue detectado en 2011.

DOI: Nature Astronomy, 2022. 10.1038/s41550-022-01820-x (Acerca de los DOI).