La detección más lejana de un agujero negro engullendo a una estrella

Las estrellas que se encuentran demasiado cerca de un agujero negro son destrozadas por las increíbles fuerzas de marea del agujero negro en lo que se conoce como un evento de disrupción, o TDE (por las siglas en inglés de Tidal Disruption Event). Aproximadamente el 1% de estos eventos hacen que chorros de plasma y radiación sean expulsados por los polos del agujero negro giratorio. En 1971, el pionero de los agujeros negros, John Wheeler, introdujo el concepto de TDE con chorro como "un tubo de pasta de dientes que se aprieta con fuerza desde la zona media" haciendo que el sistema "expulse materia por ambos extremos". A John Wheeler también se le atribuye a menudo la acuñación del término "agujero negro" en un discurso dirigido a la NASA en 1967.

"Solo hemos visto un puñado de estos TDE con chorro y siguen siendo eventos muy exóticos y poco conocidos", afirma Nial Tanvir, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, quien dirigió las observaciones con el VLT (Very Large Telescope) que el Observatorio Europeo Austral (ESO) tiene instalado en Chile, para determinar la distancia del objeto. Por lo tanto, la comunidad astronómica busca constantemente estos eventos extremos para comprender cómo se crean realmente los chorros y por qué una fracción tan pequeña de TDE los produce.

Como parte de esta búsqueda, muchos telescopios, incluido el ZTF (Zwicky Transient Facility), en los Estados Unidos, estudian de manera continua el cielo en busca de signos de eventos de corta duración, a menudo extremos, que luego podrían ser estudiados con mayor profundidad de detalle por telescopios como el VLT del ESO, en Chile. "Desarrollamos una pipeline (un código de canalización de datos) de código abierto para almacenar y extraer información importante del sondeo de ZTF y para que, a su vez, nos alertara en tiempo real ante de presencia de eventos atípicos", explica Igor Andreoni, astrónomo de la Universidad de Maryland en Estados Unidos que codirigió junto con Michael Coughlin de la Universidad de Minnesota un estudio publicado recientemente.

En febrero de este año, el ZTF detectó una llamativa fuente de luz visible. El evento, llamado AT2022cmc, fue una reminiscencia de un estallido de rayos gamma, la fuente de luz más potente del universo. La perspectiva de presenciar este raro fenómeno llevó al equipo a activar varios telescopios de todo el mundo para observar la misteriosa fuente con más detalle. Esto incluyó el VLT del ESO, que rápidamente observó este nuevo evento con el instrumento X-shooter. Los datos del VLT colocaron la fuente a una distancia sin precedentes para estos eventos: la luz producida por AT2022cmc comenzó su viaje cuando el universo tenía aproximadamente un tercio de su edad actual.

Un total de 21 telescopios de todo el mundo recopilaron una amplia variedad de rangos de luz, desde rayos gamma de alta energía hasta ondas de radio. El equipo comparó estos datos con diferentes tipos de eventos conocidos, desde estrellas colapsadas hasta kilonovas. Pero el único escenario que coincidía con los datos era un raro TDE con chorro apuntando hacia nosotros. Giorgos Leloudas, astrónomo de DTU Space, en Dinamarca, y coautor de este estudio, explica que "el hecho de que el chorro relativista apunte hacia nosotros, hace que el evento sea mucho más brillante de lo que parecería de otra manera, y también lo hace visible en una franja más amplia del espectro electromagnético".

Esta ilustración muestra una estrella (en primer plano) que experimenta una “espaguetización” al ser succionada por un agujero negro supermasivo (en el fondo) durante un evento de disrupción. (Imagen: ESO / M. Kornmesser)

Las medidas sobre la distancia tomadas por el VLT revelaron que AT2022cmc es el TDE más distante que se haya descubierto, pero este no es el único aspecto récord de este objeto. "Hasta ahora, la pequeña cantidad de TDE con chorro que se conocen se había detectado, inicialmente, utilizando telescopios de rayos gamma y rayos X de alta energía, pero este fue el primer descubrimiento de un evento de este tipo durante un estudio óptico", declara Daniel Perley, astrónomo de la Universidad John Moores de Liverpool, en el Reino Unido, y coautor del estudio. Esto demuestra una nueva forma de detectar a los TDE con chorro, permitiendo un estudio más profundo de estos eventos raros y de los ambientes extremos que rodean a los agujeros negros.

El estudio se titula “A very luminous jet from the disruption of a star by a massive black hole”. Y se ha publicado en la revista académica Nature. (Fuente: ESO. CC BY 4.0)