Registrada la más cercana ‘espaguetificación’ de una estrella devorada por un agujero negro

Representación artística de una estrella experimentando espaguetificación al ser absorbida por un agujero negro supermasivo durante un evento de disrupción de marea. / ESO/M. Kornmesser

Un equipo de astrónomos ha detectado una explosión de luz proveniente de una estrella desgarrada por un agujero negro supermasivo, situado en una galaxia espiral en la constelación de Eridanus.

El raro fenómeno, conocido como evento de disrupción de marea y que provoca la ‘espaguetificación de la estrella, es el más cercano de este tipo registrado hasta la fecha. Se ha producido a una distancia de poco más de 215 millones de años luz de la Tierra.

Se ha estudiado con un detalle sin precedentes utilizando telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO) y de otras organizaciones de todo el mundo. La investigación se publica hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Durante los llamados eventos de disrupción de marea, una estrella experimenta un proceso de alargamiento o espaguetificación mientras es ‘succionoda’ por un agujero negro

“La idea de un agujero negro ‘succionando’ a una estrella cercana suena como a ciencia ficción. Pero es exactamente lo que sucede en un evento de disrupción de marea”, declara Matt Nicholl, profesor de la Real Sociedad Astronómica en la Universidad de Birmingham (Reino Unido) y autor principal del nuevo estudio.

Pero estos eventos de disrupción de marea, donde una estrella experimenta lo que se conoce como espaguetificación al ser absorbido por un agujero negro, son poco comunes y no siempre son fáciles de estudiar.

Con el fin de estudiar en detalle lo que sucede cuando una estrella es devorada por un monstruo de este tipo, el equipo de investigación apuntó al VLT (Very Large Telescope) y al NTT (New Technology Telescope) de ESO hacia un nuevo destello de luz, bautizado como AT2019qiz, que tuvo lugar el año pasado cerca de un agujero negro supermasivo.

Los astrónomos saben lo que debería pasar en teoría. “Cuando una desafortunada estrella vaga demasiado cerca de un agujero de este tipo en el centro de una galaxia, su tirón gravitacional extremo desgarra a la estrella, arrancándole finas corrientes de material”, explica el coautor Thomas Wevers, investigador de ESO.

Detección de la brillante llamarada

A medida que algunas de las finas hebras de materia estelar caen en el agujero negro durante el proceso de espaguetificación, se libera una brillante llamarada de energía que los astrónomos pueden detectar. Aunque sean potentes, hasta ahora habían tenido problemas para investigar estas ráfagas de luz, ya que a menudo se ven oscurecidas por una cortina de polvo y escombros. Ahora han sido capaces de conocer mejor cómo se forma.

“Hemos descubierto que cuando un agujero negro devora una estrella puede lanzar una poderosa explosión de materia hacia afuera que obstruye nuestra vista”, destacan los investigadores

“Descubrimos que, cuando un agujero negro devora una estrella, puede lanzar una poderosa explosión de materia hacia afuera que obstruye nuestra vista”, explica Samantha Oates, también de la Universidad de Birmingham. Esto sucede porque la energía liberada cuando el agujero negro se alimenta del material estelar impulsa los escombros de la estrella hacia afuera.

El descubrimiento fue posible porque el evento AT2019qiz de disrupción de marea se registró poco tiempo después de que la estrella fuera destrozada.

“En realidad, gracias a que lo detectamos pronto, pudimos ver la cortina de polvo y escombros formándose a medida que el agujero negro lanzaba un potente chorro de material con velocidades de hasta 10 000 km/s”, afirma Kate Alexander, investigadora postdoctoral de la NASA en la Universidad de Northwestern (EE UU).

“Este ‘vistazo tras el telón’ –añade– fue nuestra primera oportunidad para identificar el origen del material que oscurece y seguir en tiempo real cómo envuelve al agujero negro”.

Durante un período de seis meses, a lo largo de los cuales la llamarada creció en luminosidad y luego se desvaneció, el equipo llevó a cabo las observaciones de AT2019qiz.

La estrella tenía aproximadamente la misma masa que nuestro Sol y el monstruoso agujero negro, más de un millón de veces más masivo, le había hecho perder aproximadamente la mitad de su masa

“Varios sondeos detectaron la emisión del nuevo evento de disrupción de marea muy poco tiempo después de que la estrella fuera destrozada”, declara Wevers, “e inmediatamente apuntamos un conjunto de telescopios terrestres y espaciales en esa dirección para ver cómo se producía la luz”.

En los meses sucesivos se llevaron a cabo múltiples observaciones del evento con instalaciones que incluyeron a la instrumentos X-shooter y EFOSC2 instalados en el VLT y el NTT en Chile.

La celeridad y las extensas observaciones en luz ultravioleta, rango óptico, rayos X y ondas de radio, revelaron, por primera vez, una conexión directa entre el material que fluye de la estrella y el brillante destello emitido a medida que es devorada por el agujero negro.

“Los datos mostraron que la estrella tenía aproximadamente la misma masa que nuestro propio Sol y que el monstruoso agujero negro, que es más de un millón de veces más masivo, le había hecho perder aproximadamente la mitad de esa masa”, afirma Nicholl.

Una posible ‘piedra Rosetta’ de disrupciones de marea

Según los autores, esta investigación nos ayuda a entender mejor los agujeros negros supermasivos y cómo se comporta la materia en los entornos de gravedad extrema que los rodean. El equipo dice que AT2019qiz podría incluso actuar como una ‘piedra Rosetta’ para interpretar futuras observaciones de eventos de disrupción de marea.

Próximamente el ELT (Extremely Large Telescope) de ESO, cuyo inicio de operaciones se prevé para esta década, permitirá a los investigadores detectar eventos de disrupción de marea cada vez más débiles y de evolución más rápida con el fin de resolver más misterios de la física de los agujeros negros.

Referencia:

M. Nicholl et al. “An outflow powers the optical rise of the nearby, fast-evolving tidal disruption event AT2019qiz”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2020. Doi: 10.1093/mnras/staa2824