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  • 19/06/2018

Astrofísica

Cuando una estrella se cruza con un agujero negro

Se ha observado por primera vez de forma casi directa la fragmentación de un objeto por un agujero negro y la creación de un chorro de partículas ultraveloces.

Science

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Representación artística de un suceso de disrupción por fuerzas de marea creadas por un agujero negro [Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF].

Una estrella con una masa que es el doble de la del Sol  se acerca a un agujero negro, con una masa de 20 millones de soles. La estrella se desintegra por la gravedad del monstruo cósmico. En el proceso se crea un chorro de materia que se mueve a velocidades extremas y emite una señal electromagnética característica. Este es un modelo astrofísico de un suceso de disrupción por fuerzas de marea. Una creación así de un chorro de partículas se ha observado directamente por vez primera gracias a una combinación de análisis del espectro electromagnético en las longitudes de ondas de radio e infrarrojas, tal y como se cuenta en Science.

Como sucede a menudo en astronomía, el estudio, que culmina más de diez años de observaciones, ha sido posible gracias a la colaboración de diversos observatorios del mundo, alertados tras un episodio inesperado. En enero de 2005, los instrumentos del telescopio William Herschel, en las Islas Canarias, apuntaban hacia el objeto celeste ARP 299, un par de galaxias, distantes 150 millones de años luz de nosotros, en colisión.

La primera señal del suceso inesperado fue un destello de emisiones infrarrojas. Unos seis meses después, la Red de Base Muy Larga, en Hawái, descubrió un brote nuevo de erupción de radio en el mismo punto. A la observación del suceso se incorporaron después el Telescopio Nórdico Occidental, en las Canarias también, y el telescopio espacial de infrarrojos Spitzer, de la NASA. Y todavía después, la Red Europea de Interferometría de Muy Larga Base Europea, que interconecta los cinco mayores radiotelescopios europeos, y otros instrumentos se apuntaban también al seguimiento.

El dato curioso es que inicialmente se consideró que la señal correspondía a una explosión de supernova. Pero hacia 2011, a los seis años del descubrimiento, la parte de radio se había extendido mucho, lo que indicaba la presencia de un chorro de partículas. La vigilancia posterior siguió mostrando el aumento y expansión de la fuente; era la confirmación de que se estaba observando en realidad un choro de partículas subsiguiente a la destrucción de una estrella por fuerzas de marea. Las observaciones prosiguieron algunos años: las emisiones de radio se extendían en una determinada dirección, tal y como cabía esperar de un chorro. Las mediciones indicarían después que se movía a alrededor de un cuarto de la velocidad de la luz.

«A medida que el tiempo pasaba, el nuevo objeto seguía siendo brillante en infrarrojos y en las longitudes de onda de radio, pero no en las de la luz visible y en las ultravioletas, en contra de lo que se esperaba», dice Seppo Mattila, de la universidad finlandesa de Turku, coautor del estudio. «La explicación más probable es que una espesa nube de polvo y gas absorbe los rayos  X y la luz visible, y la irradia de nuevo en la forma de radiación infrarroja».

Solo hay constancia de un pequeño número de estas muertes estelares, pese a que los astrofísicos suponen que pueden ser sucesos muy comunes. La mayor parte de las galaxias, al menos si no son enanas, alberga en su núcleo central un agujero negro supermasivo, con una masa de entre unos millones y unos miles de millones de masas solares. Cuando atrae materia hacia sí y esta forma un brillante disco de acreción, un mecanismo complejo, ligado a la rotación del agujero negro y a los campos magnéticos que pueden rodearlo, la disparan en parte en forma de chorros de partículas que se mueven a gran velocidad en direcciones opuestas desde sus polos.

La mayor parte del tiempo, los agujeros negros supermasivos permanecen en calma: no devoran casi nada, como explica Miguel Ángel Pérez Torres, del Instituto de Astrofísica de Andalucía, en Granada, que añade que «los episodios de destrucción por fuerzas de marea son una oportunidad única para nuestro conocimiento de la formación y la evolución de los chorros en las inmediaciones de esos poderosos objetos».

Le Scienze

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Le Scienze.

Fuente: «A dust-enshrouded tidal disruption event with a resolved radio jet in a galaxy merger», de S. Mattila et al en Science, 14 de junio de 2018.

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