Los telescopios de la NASA calculan el horario de refrigerios de un agujero negro
Los astrónomos han pronosticado correctamente cuándo un agujero negro gigante terminó su última comida, y predicen cuándo ocurrirá su próximo refrigerio.
Utilizando nuevos datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y del Observatorio Swift de Neil Gehrels, así como del XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea), un equipo de investigadores ha logrado avances importantes en la comprensión de cómo, y cuándo, este agujero negro supermasivo consume material.
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| Los investigadores que utilizan datos de Chandra, Swift y XMM-Newton han logrado importantes avances en la comprensión de cómo (y cuándo) un agujero negro supermasivo obtiene y luego consume material. Esta ilustración artística muestra una estrella que ha sido parcialmente desintegrada por un agujero negro gigante en el sistema conocido como AT2018fyk. Los astrónomos predijeron correctamente cuándo finalizó el último bocado del agujero negro sobre los escombros de la estrella y predijeron que el siguiente bocado comenzaría entre mayo y agosto de 2025. Mientras la estrella sobreviva a las desintegraciones, estas desintegraciones deberían ocurrir cada 3,5 años. Crédito de la ilustración: NASA/CXC/M.Weiss; |
Este resultado se basa en estudios de un agujero negro supermasivo, con aproximadamente 50 millones de veces más masa que el Sol, en el centro de una galaxia situada a unos 860 millones de años luz de la Tierra.
En 2018, el sondeo óptico All Sky Automated Survey for SuperNovae detectó que este sistema se había vuelto mucho más brillante. Después de observarlo con el NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) de la NASA, Chandra y XMM-Newton, los investigadores determinaron que el aumento de brillo se debía a un "evento de disrupción de marea", que indica que una estrella se desgarró por completo y se tragó parcialmente después de pasar demasiado cerca de un agujero negro. Llamaron al evento de disrupción de marea AT2018fyk.
Cuando el material de la estrella destruida se acercó al agujero negro, se calentó y produjo rayos X y luz ultravioleta (UV). Estas señales luego se desvanecieron, lo que sugiere que no quedó nada de la estrella para que el agujero negro pudiera digerirlo.
Sin embargo, unos dos años después, la luz ultravioleta y de rayos X de la galaxia se volvió mucho más brillante. Según los astrónomos, la explicación más plausible era que la estrella probablemente sobrevivió a la atracción gravitatoria inicial del agujero negro y luego entró en una órbita altamente elíptica con el agujero negro. Durante su segundo acercamiento al agujero negro, se desprendió más material, lo que produjo más rayos X y luz ultravioleta.
Estos resultados fueron publicados en un artículo de 2023 en la revista Astrophysical Journal Letters dirigido por Thomas Wevers del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore.
“Al principio pensamos que se trataba de un caso típico de un agujero negro que destroza una estrella”, dijo Wevers. “Pero en lugar de eso, la estrella parece estar viva para morir otro día”.
Basándose en lo que habían aprendido sobre la estrella y su órbita, Wevers y su equipo predijeron que la segunda comida del agujero negro terminaría en agosto de 2023, y solicitaron tiempo de observación de Chandra para comprobarlo.
“La señal reveladora del fin de este aperitivo estelar sería una caída repentina de los rayos X y eso es exactamente lo que vemos en nuestras observaciones de Chandra el 14 de agosto de 2023”, dijo Dheeraj Pasham, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, el líder de un nuevo artículo sobre estos resultados. “Nuestros datos muestran que en agosto del año pasado, el agujero negro estaba básicamente limpiando su boca y alejándose de la mesa”.
Los nuevos datos obtenidos por Chandra y Swift después de que se completara el artículo de 2023 brindan a los investigadores una estimación aún mejor de cuánto tiempo tarda la estrella en completar una órbita y de los tiempos futuros de alimentación del agujero negro. Determinaron que la estrella realiza su aproximación más cercana al agujero negro aproximadamente una vez cada tres años y medio.
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| Los investigadores tomaron nota de AT2018fyk en 2018, cuando el sondeo óptico terrestre ASAS-SN detectó que el sistema se había vuelto mucho más brillante. Después de observarlo con NICER y Chandra de la NASA, y XMM-Newton, los investigadores determinaron que el aumento de brillo se debió a un evento de disrupción de marea (TDE), que indica que una estrella fue completamente destrozada y parcialmente ingerida después de volar demasiado cerca de un agujero negro. En estas imágenes, los datos de Chandra de AT2018fyk se muestran como un recuadro de una imagen óptica de un campo de visión más amplio del área. Crédito: Rayos X: NASA/SAO/Kavli Inst. at MIT/DR Pasham; Óptica: NSF/Legacy Survey/SDSS |
“Creemos que una tercera comida del agujero negro, si es que queda algo de la estrella, comenzará entre mayo y agosto de 2025 y durará casi dos años”, dijo Eric Coughlin, coautor del nuevo artículo, de la Universidad de Syracuse en Nueva York. “Probablemente será más un refrigerio que una comida completa porque la segunda comida fue más pequeña que la primera y la estrella se está reduciendo”.
Los autores creen que la estrella condenada originalmente tenía otra estrella como compañera mientras se acercaba al agujero negro. Sin embargo, cuando el par estelar se acercó demasiado al agujero negro, la gravedad del agujero negro separó a las dos estrellas. Una entró en la órbita del agujero negro y la otra fue arrojada al espacio a gran velocidad.
“La estrella condenada se vio obligada a hacer un cambio drástico de compañeras: de otra estrella a un agujero negro gigante”, dijo el coautor Muryel Guolo de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore. “Su compañera estelar escapó, pero ella no”.
El equipo planea seguir siguiendo AT2018fyk durante el mayor tiempo posible para estudiar el comportamiento de un sistema tan exótico.
Un artículo que describe estos resultados aparece en el último número de The Astrophysical Journal Letters y está disponible en línea en: https://arxiv.org/abs/2406.18124 .
El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA gestiona el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Contacto de prensa:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts
617-496-7998
Centro de vuelo espacial
Jonathan Deal
Marshall, Huntsville, Alabama
256-544-0034
Publicado en Chandra el 14 de agosto del 2024, enlace publicación.
