VLA ayuda a los astrónomos a hacer nuevos descubrimientos sobre eventos de destrucción de estrellas.
Los agujeros negros que son millones o miles de millones de veces más masivos que el Sol acechan en los núcleos de las grandes galaxias y pueden tener efectos profundos en su entorno. Uno de los efectos más emocionantes se produce cuando una estrella se acerca demasiado al agujero negro y es víctima de la poderosa atracción gravitacional de ese monstruo. La estrella es destrozada por las fuerzas de las mareas en un proceso colorido llamado espaguetificación.
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| Concepción artística de un evento de interrupción de mareas (TDE): una estrella que es destrozada por la poderosa gravedad de un agujero negro supermasivo. El material de la estrella se convierte en un disco que gira alrededor del agujero negro y se expulsa un chorro de partículas. Crédito: Sophia Dagnello, NRAO / AUI / NSF. |
Cuando eso sucede, parte del material de la estrella se introduce en un disco que orbita el agujero negro, se calienta rápidamente y lanza chorros de partículas que se mueven rápidamente hacia afuera en dos direcciones opuestas. Esto produce un estallido que se puede observar con una variedad de telescopios, incluidos instrumentos de radio, visible, ultravioleta y de rayos X.
Durante las últimas dos décadas, los astrónomos han visto una serie de estallidos que han llegado a la conclusión de que son los eventos de disrupción de mareas (TDE) que destruyen las estrellas o candidatos para tales eventos. En 2018, los astrónomos utilizaron el Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation para obtener imágenes directas de la formación y expansión de un chorro procedente de un TDE.
La edición del 22 de febrero de Nature Astronomy incluye informes sobre observaciones de dos TDE diferentes, cada uno de los cuales se suma a nuestro conocimiento de estos fenómenos, pero también plantea nuevas preguntas para que los científicos las aborden. Se utilizó Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la NSF para estudiar ambos eventos, que ocurrieron en 2015 y 2019 respectivamente.
Uno de estos eventos de destrucción de estrellas es el primero que se sabe que produce un neutrino de alta energía, una elusiva partícula subatómica que se mueve casi a la velocidad de la luz. El otro es el primero en emitir destellos de ondas de radio mucho después del evento inicial. Ambos descubrimientos están obligando a los astrónomos a repensar sus explicaciones para algunos de los procesos involucrados en los TDE.
El TDE productor de neutrinos, llamado AT2019dsg, fue descubierto el 9 de abril de 2019 por Zwicky Transient Facility (ZTF), un telescopio óptico robótico en el Observatorio Palomar en California. Posteriormente, los astrónomos lo observaron con el VLA, el Observatorio Swift Neil Geherels de la NASA y el XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea. Descubrieron que ocurrió en una galaxia llamada 2MASX J20570298 + 1412165, a más de 690 millones de años luz de la Tierra en la constelación Delphinus.
El 1 de octubre de 2019, el Observatorio de Neutrinos IceCube de la NSF en la Antártida detectó un neutrino de alta energía que provenía de la misma región del cielo que el TDE de abril. Los neutrinos son omnipresentes en todo el universo, pero son extremadamente difíciles de detectar porque rara vez interactúan con otra materia. De hecho, este es solo el segundo neutrino de alta energía vinculado a un objeto fuera de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La detección fue sorprendente porque los astrónomos esperaban que si los TDE producían tales neutrinos, ocurriría relativamente poco después del inicio del evento.
"Los astrofísicos han teorizado durante mucho tiempo que las interrupciones de las mareas podrían producir neutrinos de alta energía, pero esta es la primera vez que hemos podido conectarlos con evidencia observacional", dijo Robert Stein, estudiante de doctorado en el Sincrotrón Electrónico Alemán (DESY ) centro de investigación en Zeuthen, Alemania, y la Universidad Humboldt en Berlín. “Pero parece que este evento en particular, llamado AT2019dsg, no generó el neutrino cuando o como lo esperábamos. Nos está ayudando a comprender mejor cómo funcionan estos fenómenos ".
El otro TDE, llamado ASASSN-15oi, fue descubierto en longitudes de onda de luz visible por el All-Sky Automated Survey for SuperNovae (ASASSN) el 14 de agosto de 2015, en una galaxia a más de 700 millones de años luz de la Tierra. Los astrónomos comenzaron a observarlo con el VLA ocho días después de su descubrimiento, esperando detectar emisiones de radio en las primeras etapas del evento. En cambio, no vieron ninguna emisión de radio del objeto hasta seis meses después, en febrero de 2016.
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| Después de que el agujero negro supermasivo desgarró la estrella, aproximadamente la mitad de los restos de la estrella se arrojaron al espacio, como se ve en la concepción de este artista, mientras que el resto formó un disco de acreción brillante alrededor del agujero negro. El sistema brilló intensamente en muchas longitudes de onda y se cree que produjo flujos de salida energéticos, en forma de chorro, perpendiculares al disco de acreción. Un motor central y potente cerca del disco de acreción arrojó estas rápidas partículas subatómicas. Crédito: DESY, Laboratorio de Comunicación Científica |
Además, más tarde se enteraron de que el VLA Sky Survey en curso observó la región en julio de 2019 y encontró evidencia de otro destello de radio en ese momento, casi cuatro años después del evento inicial. Los astrónomos llamaron a las dos llamaradas retardadas "un nuevo fenómeno desconcertante en los TDE".
“No se habían observado antes llamaradas con tales retrasos. Además, las bengalas retardadas exhiben propiedades peculiares que actualmente no están respaldadas por las teorías de la emisión de radio TDE ”, dijo Assaf Horesh, de la Universidad Hebrea de Jerusalén.
En ambos casos, los investigadores esperan estudiar futuros TDE en busca de pistas que puedan ayudar a resolver los nuevos misterios que su trabajo ha revelado. Estos dramáticos eventos son un excelente ejemplo de cómo podemos avanzar en nuestra comprensión del universo a través de la astronomía de múltiples mensajeros: estudios que utilizan radiación electromagnética (luz visible, ondas de radio, ultravioleta, etc.), partículas como neutrinos e incluso ondas gravitacionales: ondas. en el espacio-tiempo - para aprender cómo funcionan los objetos cósmicos.
Enlace al documento Delayed Radio Flares
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Esta animación muestra cómo, a medida que la estrella se acerca al agujero negro, las enormes fuerzas de marea lo estiran cada vez más hasta que finalmente se tritura. La mitad de los escombros estelares se arroja de nuevo al espacio, mientras que la parte restante forma un disco de acreción giratorio del que se disparan dos fuertes salidas de materia hacia arriba y hacia abajo. El sistema actúa como un potente acelerador de partículas naturales. Crédito: Animación de DESY, Science Communication Lab
• Publicado en NRAO el 22 de febrero del 2021, enlace publicación.
