Los astrónomos de la Instalación Transitoria Zwicky en California vieron un flash brillante en febrero. La vívida llamarada, denominada AT 2022cmc, provocó más preguntas que respuestas.
Tales destellos no son exactamente raros. Los astrónomos han visto muchos de estos destellos brotar del espacio profundo antes. Pero este en particular existía en una liga propia. Emanando desde unos 8.500 millones de años luz de distancia, parecía emitir más luz que 1.000 billones de soles combinados.
La mente humana apenas puede comprender tal cantidad, y mucho menos tal cantidad de… soles.
Desde el descubrimiento espectacular de este destello, los científicos de todo el mundo comenzaron a tratar de descifrar dónde, por qué e incluso cómo. el evento deslumbrante podría haber ocurrido. Y un par de artículos publicados el miércoles en las revistas Nature y Nature Astronomy concluyen que Zwicky captó la señal de un «evento de interrupción de marea» excepcionalmente extremo, o TDE.
En otras palabras, el equipo detrás de estos estudios cree que el destello provino de un chorro de materia que se derramó desde el interior de un agujero negro supermasivo, que viajó a velocidades supersónicas y apuntó directamente hacia nuestro planeta.
«Descubrimos que la velocidad del chorro es el 99,99% de la velocidad de la luz», dijo en un comunicado Matteo Lucchini, investigador del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT y coautor del estudio publicado en Nature Astronomy.
Cuando el pionero de los agujeros negros, John Wheeler, presentó la idea del combo TDE-jet en 1971, lo describió como «un tubo de pasta de dientes agarrado con fuerza por la mitad», lo que lo llevó a «soplar materia por ambos extremos». Solo alrededor del 1% de los TDE producen estos chorros de plasma y radiación ultrarrápidos o relativistas que brotan de ambos polos.
Este chorro, si el equipo tiene razón sobre su existencia, representaría el evento de interrupción de marea más lejano jamás detectado. Pero lo que más llama la atención es su brillo. Eso es porque cuanto más brillante es el objeto, más fácil es extraer información de él.
Un total de 21 telescopios en todo el mundo recopilaron datos de observación sobre el chorro a través de una amplia franja de tipos de luz, desde ondas de radio hasta rayos gamma de alta energía. Luego, toda esta información se comparó con datos de eventos cósmicos conocidos que van desde estrellas de neutrones hasta kilonovas, pero la única posibilidad que proporcionó una coincidencia sólida fue un TDE disparado apuntando directamente hacia nosotros.
Con ese fin, los investigadores creen que se muestra anormalmente brillante desde nuestro punto de vista en la Tierra debido a dos razones.
En primer lugar, es probable que la vivienda del agujero negro del jet esté devorando una estrella cercana, liberando así una cantidad sustancial de energía y emitiendo una tonelada de luz durante su festín. Como dice el coautor del estudio del MIT, Dheeraj «DJ» Pasham, el jet es extremadamente activo y está en un «frenesí de hiperalimentación».
«Probablemente se esté tragando la estrella a razón de la mitad de la masa del sol por año», dijo Pasham en un comunicado. «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».
Pero en segundo lugar, y lo más fascinante, en nuestra opinión, se debe a un efecto llamado «refuerzo Doppler».
¿Qué está potenciando el Doppler?
Básicamente, el efecto Doppler se refiere a cómo las ondas de sonido, las ondas de luz y cualquier otro tipo de onda cambian a medida que la cosa que hace esas ondas se acerca o se aleja de ti.
Piense en lo que sucede cuando un automóvil a todo volumen pasa frente a su casa. A medida que se aleja más y más, el sonido no solo se vuelve menos pronunciado, sino que a menudo cambia de tono. Esto se debe a que las ondas de sonido se están estirando, lo que hace que su cerebro las reconozca como en un tono más bajo.
El efecto Doppler también ocurre con las ondas de luz, a las que los astrónomos a menudo se refieren como corrimiento al rojo cuando hablan de galaxias brillantes y estrellas que se alejan de nuestro planeta.
Aquí hay una ilustración que muestra lo que básicamente le hace el corrimiento al rojo a la luz proveniente de las galaxias que se alejan de la Tierra.
NASA/JPL-Caltech//R. Herido (Caltech-IPAC)
A medida que esos elementos se alejan, las ondas de luz que emanan se extienden y pasan de las más estrechas y azuladas a las relajadas y más rojas. Eventualmente, incluso pisan aguas infrarrojas, invisibles para los ojos humanos y las máquinas ópticas estándar, razón por la cual el Telescopio Espacial James Webb de la NASA es tan importante. Puede captar esas longitudes de onda súper estiradas presentes en el universo profundo y oscuro.
Pero en el caso del chorro relativista de AT 2022cmc, la luz se mueve hacia nosotros, por lo que no se vuelve más roja o más suave con la distancia. Se está volviendo cada vez más luminiscente a medida que sus fotones se acercan a nuestros telescopios, mejorado aún más por el hecho de que están arrojando energía suficiente para casi igualar la velocidad de la luz.
«Debido a que el chorro relativista nos apunta, hace que el evento sea mucho más brillante de lo que parecería y visible en un espectro más amplio del espectro electromagnético», dijo Giorgos Leloudas, astrónomo de DTU Space en Dinamarca y coautor del estudio. estudiar en la naturaleza.
Por lo general, los estallidos de luz de brillo antinatural como este tienden a provenir de lo que se conoce como estallidos de rayos gamma. Los estallidos de rayos gamma también son chorros magníficos, aunque están formados por emisiones de rayos X expulsadas por estrellas masivas cuando sus cuerpos estelares colapsan. Debido a su naturaleza brillante, estos fenómenos tienden a poblar el salón de la fama de la astronomía. El mes pasado, de hecho, los científicos quedaron atónitos por un poderoso estallido de rayos gamma procedente de unos 2.400 millones de años luz de distancia en el universo. Literalmente se llama BARCO, el más brillante de todos los tiempos.
Esta secuencia construida a partir de los datos del telescopio de área grande Fermi revela el cielo en rayos gamma centrados en la ubicación de GRB221009A, o BOAT. En total, representan más de 10 horas de observaciones.
Colaboración NASA/DOE/Fermi LAT
Pero AT 2022cmc, después de más especulaciones, definitivamente no fue un estallido de rayos gamma.
«Este evento en particular fue 100 veces más poderoso que el resplandor más poderoso del estallido de rayos gamma», dijo Pasham. «Fue algo extraordinario».
Y he aquí, después de semanas de extracción de datos y de sacar todas las paradas de observación astronómica con telescopios de rayos X, radio, ópticos y ultravioleta, el equipo concluyó que AT 2022cmc debe provenir del remolino magnético de escombros de un agujero negro. Debe ser un evento de disrupción de marea, pigmentado por el efecto Doppler. Si es así, se convirtió en el cuarto TDE potenciado por Doppler jamás encontrado y el primer evento potenciado por Doppler visto en general desde 2011. También es el primer TDE encontrado utilizando un estudio óptico del cielo.
Los científicos también pudieron utilizar el espectro completo de observaciones de AT 2022cmc para ayudar a determinar su temperatura y distancia.
«Nuestro espectro nos dijo que la fuente estaba caliente: alrededor de 30.000 grados, lo que es típico para un TDE», dijo Matt Nicholl, profesor asociado de la Universidad de Birmingham. «Pero también vimos cierta absorción de luz por parte de la galaxia donde ocurrió este evento. Estas líneas de absorción estaban muy desplazadas hacia longitudes de onda más rojas, lo que nos dice que esta galaxia estaba mucho más lejos de lo que esperábamos».
Sorprendentemente, el centro de esta galaxia lejana aún no es visible porque está borrado por el brillo de AT 2022cmc, pero cuando finalmente se desvanece, la galaxia fuente puede volverse observable con el Telescopio James Webb.
Mientras tanto, los investigadores continuarán escaneando el cielo en busca del exótico y poco conocido TDE.
«Esperamos muchos más de estos TDE en el futuro», dijo Lucchini. «Entonces podríamos decir, finalmente, cómo exactamente los agujeros negros lanzan estos chorros extremadamente poderosos».