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Telescopios capturan agujero negro destruyendo a estrella

21/10/2015

ANN ARBOR– Un agujero negro destrozó una estrella que se acercó demasiado y un trío de telescopios orbitales de rayos X capturaron la acción. El fenómeno, conocido como “interrupción de marea”, es el más cercano descubierto en una década y está dando a los astrónomos nuevos conocimientos sobre el ambiente extremo alrededor de los agujeros negros, y cómo se tragan las estrellas.

Astrónomos han observado material siendo lanzado fuera del agujero negro después de que éste destruyera una estrella. Crédito: NASA/CXC/U. Michigan/J. Miller et al.; Illustration: NASA/CXC/M. Weiss

“Esta vez capturamos el verdadero corazón de la acción y vimos cosas completamente nuevas”, dijo Jon M . Miller, profesor de astronomía en el Colegio de Literatura, Ciencias y Artes de la Universidad de Michigan y autor principal de un estudio que describe el evento en la revista Nature. “Esta es la mejor oportunidad que hemos tenido hasta ahora de entender realmente lo que sucede cuando un agujero negro destruye a una estrella.”

Los agujeros negros son objetos astronómicos ultra densos con una atracción gravitacional tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de ellos. Los agujeros negros supermasivos acechan en los centros de las galaxias y los más pequeños son los restos de las estrellas más masivas.

El culpable en este caso es un agujero negro supermasivo en el núcleo de la galaxia PGC 043234, unos 290 millones de años luz de la Tierra en el constelación Coma Berenices. Se estima que la masa del agujero negro es unos varios millones más de la del Sol.

Para armar una imagen de lo que ocurrió en este evento -que ha sido nombrado ASASSN-14li- los investigadores combinaron observaciones desde el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y Swift Gamma Ray Explorer y los en telescopios en órbita XMM-Newton de la ESA.

Cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro, su gravedad puede romper a la estrella. Los astrónomos se refieren a estos eventos como “perturbaciones de marea” o “interrupción de marea” porque la gravedad del agujero negro varía tanto entre los extremos de la estrella, que ésta no puede mantenerse unida. Algunos de los restos estelares son proyectados hacia afuera a altas velocidades. Esto provoca una llamarada de rayos X distintivos que pueden durar unos pocos años, según la NASA y la ESA.

Después de que la estrella es destruida, el agujero negro atrae la mayor parte de los restos de la estrella hacia él. Estos desechos se calientan a millones de grados y generan una enorme cantidad de luz de rayos X. Poco después de este aumento de los rayos X, la cantidad de luz disminuye a medida que el material cae más allá del horizonte de sucesos (es decir, el punto de no retorno) del agujero negro.

Gas a menudo cae hacia el agujero negro por el espiral. Pero cómo este proceso se inicia ha sido un misterio. En ASASSN-14li, los astrónomos pudieron presenciar la formación de tal disco observando la luz de rayos X en diferentes longitudes de onda y observando cómo cambiaban con el tiempo.

Los investigadores determinaron que los rayos X que se producen provienen de material que bien está muy cerca o está en la órbita estable más pequeña alrededor del agujero negro.

“El agujero negro desgarra la estrella y empieza a tragar material muy rápido, pero ese no es el final de la historia”, dijo el co-autor Jelle Kaastra del Instituto de Investigaciones Espaciales de los Países Bajos. “El agujero negro no puede mantener ese ritmo por lo que expulsa parte del material hacia el exterior.”

Los datos de rayos X revelan la presencia de un viento moviéndose lejos del agujero negro. El viento no se mueve lo suficientemente rápido para escapar el agarre gravitatorio del agujero negro. La relativamente baja velocidad del viento puede explicarse por el gas de la destruida estrella que está siguiendo una órbita elíptica en un disco recién formado alrededor del agujero negro.

“Estos resultados apoyan algunas de nuestras ideas más nuevas de la estructura y evolución de los acontecimientos de interrupción de marea,” dijo Cole Miller, coautor de la Universidad de Maryland. “En el futuro, las interrupciones de marea pueden proporcionarnos laboratorios para estudiar los efectos de la gravedad extrema”.

Los astrónomos esperan encontrar más eventos como ASASSN-14li para continuar probando los modelos teóricos sobre cómo los agujeros negro afectan sus entornos y cualquier cosa que pueda vagar demasiado cerca.

“Todos nos sentimos gravedad y todo el mundo ha hecho pequeños experimentos, aunque sea sólo lanzar una pelota, para explorar cómo funciona. Los agujeros negros nos hacen conscientes de que algunos lugares en el universo tuercen lo familiar en extraordinario. Creo que esta es la raíz de nuestra fascinación por los agujeros negros”, dijo el autor principal Jon Miller.

Estos resultados aparecen en la edición del 22 de octubre de la revista Nature. El documento se titula en inglés “Flows of X-ray gas reveal the disruption of a star by a massive black hole.”

Jon Miller

Contacto: (inglés)  Nicole Casal Moore, ncmoore@umich.edu

(español) Nardy Baeza Bickel, 734-763-0368, nbbickel@umich.edu

 

 

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