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2 de Octubre de 2019
Astrofísica

El brote de energía de cuando un agujero negro rompe una estrella, medido desde el principio

Con la colaboración de diversos telescopios, entre ellos el espacial TESS, que entró en funcionamiento el año pasado, se ha captado desde un instante especialmente temprano la radiación asociada a la fragmentación de una estrella por un agujero negro.

Un agujero negro puede alimentarse gracias a una estrella, ordinaria o de neutrones, que pase demasiado cerca de él [Dana Berry/NASA].

Cuando una estrella se acerca demasiado al  gran agujero negro del centro de una galaxia, las fuerzas gravitatorias de marea de este deforman y estiran la estrella. Pueden llegar a ser tan fuertes que la desgarren. Es un fenómeno infrecuente, pero los telescopios, en diferentes longitudes de onda, han venido observando en los últimos decenios estos «sucesos disruptivos mareales» gracias a las erupciones de radiación que los acompañan (TDE es el acrónimo en inglés que emplean los astrofísicos para referirse a esos sucesos). Parte del material desgajado de la estrella se agrega alrededor del agujero creando un disco de acreción, donde se genera el transitorio brote de energía.

Un brote que empezó a observarse el 29 de enero de 2019 fue precisamente un TDE, tal y como describen Thomas Holoien, de la Institución Carnegie para la Ciencia, en Pasadena, y sus colaboradores en Astrophysical Journal. La Universidad del Estado de Ohio se encarga de una red mundial de telescopios robóticos que rastrean los cielos de manera completamente automática desde diversas partes del planeta. El proyecto lleva el nombre de Estudio Automatizado de Todo el Cielo para las Supernovas, o ASAS-SN; busca sobre todo las huellas de las explosiones de supernovas, pero puede dar con fenómenos transitorios de otro tipo, como ese de enero, que descubrió. 

Ese TDE del 29 de enero de 2019 está catalogado como ASASSN-19bt y se produjo en la galaxia 2MASX  j07001137-6602251, a 375 millones de años luz de la Tierra en la constelación austral del Pez Volador. El agujero negro supermasivo del centro de esa galaxia tiene una masa unos seis millones de veces la del Sol, vez y medio más que el del centro de nuestra galaxia.

Aquel estertor final de los restos de la estrella caídos hacia el agujero negro procedió de una región del firmamento observada de modo continuo por el telescopio espacial TESS de la NASA (Satélite para el Estudio de Exoplanetas en Tránsito), cuyo  objetivo principal es encontrar exoplanetas y que empezó a funcionar en julio de 2018. Se lo enroló por eso inmediatamente en el estudio de ese fenómeno transitorio que resultaría ser un TDE, el primero observado por TESS, que pudo medir con gran precisión su curva de luminosidad. Como se detectó el brote muy pronto, se pudo seguir el aumento paulatino del brillo hasta que llegó a su máximo en el mes de marzo, y a partir de ahí, su descenso. Todo esto ocurrió de una manera característica de los TDE, lo que permite excluir que se trate de otro tipo de brote transitorio de energía.Esta es una serie de ilustraciones de lo que ocurrió en el poderoso fenómeno transitorio ASASSN-15lh de 2015, si es que realmente fue un suceso disruptivo mareal, es decir, el desgajamiento de materia de una estrella por un agujero negro, con la creación de un disco de acreción y un brote de radiación que, en aquel caso, llegó a ser 20 veces más brillante que la Vía Láctea entera [ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser].La estrella fragmentada debió de tener una masa parecida a la del Sol. También ha aportado datos el observatorio Swift de la NASA, que registró la intensa radiación ultravioleta del fenómeno y detectó además, aunque solo dos semanas antes del pico de luminosidad del brote, la presencia, mucho menos intensa, de rayos X (que a continuación se estudiaron con el telescopio XMM-Newton). El brote tuvo una punta de intensidad 31 días antes de su máximo. Tras la caída desde esa primera punta también la temperatura disminuyó, desde los 40.000 grados hasta por debajo de los 20.000, nivel en el que se mantendría bastante estable; es una de las más frías medidas en estos fenómenos. Una punta como esa de 31 días antes del pico no se ha visto en otros TDE. Como hay datos muy tempranos de ASASSN-19bt pero no de otros TDE que sirvan de comparación, no se sabe si esa punta es una peculiaridad suya o no.

La debilidad de los rayos X es típica de los TDE. Los primeros modelos de los TDE predecían que su radiación tendría su máximo en los rayos X y no en los ultravioletas. No hay todavía una explicación que integre todo lo que se les ha venido observando a estos fenómenos. Las estrellas rotas y el descenso de una parte de su materia hacia el agujero negro guardan, pues, misterios sin resolver.

Andreas Müller

Referencia:  «Discovery and Early Evolution of ASASSN-19bt, the First TDE Detected by TESS», de Thomas W.-S. Holoien et al. en The Astrophysical Journal, volumen 883, número 2; se puede leer la prepublicación en arXiv:1904.09293 [astro-ph.HE].

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