Por primera vez, un equipo internacional de astrónomos ha fotografiado directamente la formación y expansión de un chorro de material que se mueve rápidamente cuando la poderosa gravedad de un agujero negro supermasivo destroza una estrella que vaga demasiado cerca del monstruo cósmico.
Los científicos rastrearon el evento con telescopios de radio e infrarrojos, incluido el Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation, en un par de galaxias colisionantes llamadas Arp 299, situadas a casi 150 millones de años luz de la Tierra.
En el centro de una de las galaxias, un agujero negro 20 millones de veces más masivo que el Sol destrozó una estrella que tenía más del doble de la masa del Sol, desencadenando una cadena de eventos que revelaron detalles importantes del violento encuentro.
Solo se ha detectado un pequeño número de muertes estelares, llamadas eventos de interrupción de mareas o TDE. Los teóricos sugirieron que el material extraído de la estrella condenada forma un disco giratorio alrededor del agujero negro, emitiendo intensos rayos X y luz visible, y también lanza chorros de material hacia afuera desde los polos del disco a casi la velocidad de la luz.
“Nunca antes se había podido observar directamente la formación y evolución de un chorro como consecuencia de este fenómeno", apunta Miguel Pérez-Torres, investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía, en un comunicado del CSIC.
“Con el paso del tiempo, el nuevo objeto se mantuvo brillante en las longitudes de onda infrarroja y de radio, pero no en las longitudes de onda visibles y de rayos X. Esto se debe, probablemente, a que el polvo denso presente en el centro de la galaxia absorbió los rayos X y la luz visible y lo irradió como infrarrojo”, señala el científico Seppo Mattila, de la Universidad de Turku.
El seguimiento con una red internacional de radiotelescopios, incluyendo la Red Europea de Interferometría (EVN, por sus siglas en inglés), durante más de una década, es lo que ha permitido presenciar cómo el destello detectado a longitudes de onda de radio se expandía en una dirección (tal como se esperaría para un chorro) a una velocidad de unos 75.000 kilómetros por segundo, un cuarto de la velocidad de la luz.
La combinación de observaciones a distintas longitudes de onda durante todo este tiempo permitió al equipo descartar escenarios como una explosión de supernova o una explosión de rayos gamma, determinando que la explicación más probable era que el agujero negro supermasivo de Arp 299-B, con unos 20 millones de masas solares, hubiera desgarrado una estrella con una masa entre dos y seis veces la de nuestro Sol.
Los científicos rastrearon el evento con telescopios de radio e infrarrojos, incluido el Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation, en un par de galaxias colisionantes llamadas Arp 299, situadas a casi 150 millones de años luz de la Tierra.
En el centro de una de las galaxias, un agujero negro 20 millones de veces más masivo que el Sol destrozó una estrella que tenía más del doble de la masa del Sol, desencadenando una cadena de eventos que revelaron detalles importantes del violento encuentro.
Solo se ha detectado un pequeño número de muertes estelares, llamadas eventos de interrupción de mareas o TDE. Los teóricos sugirieron que el material extraído de la estrella condenada forma un disco giratorio alrededor del agujero negro, emitiendo intensos rayos X y luz visible, y también lanza chorros de material hacia afuera desde los polos del disco a casi la velocidad de la luz.
“Nunca antes se había podido observar directamente la formación y evolución de un chorro como consecuencia de este fenómeno", apunta Miguel Pérez-Torres, investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía, en un comunicado del CSIC.
“Con el paso del tiempo, el nuevo objeto se mantuvo brillante en las longitudes de onda infrarroja y de radio, pero no en las longitudes de onda visibles y de rayos X. Esto se debe, probablemente, a que el polvo denso presente en el centro de la galaxia absorbió los rayos X y la luz visible y lo irradió como infrarrojo”, señala el científico Seppo Mattila, de la Universidad de Turku.
El seguimiento con una red internacional de radiotelescopios, incluyendo la Red Europea de Interferometría (EVN, por sus siglas en inglés), durante más de una década, es lo que ha permitido presenciar cómo el destello detectado a longitudes de onda de radio se expandía en una dirección (tal como se esperaría para un chorro) a una velocidad de unos 75.000 kilómetros por segundo, un cuarto de la velocidad de la luz.
La combinación de observaciones a distintas longitudes de onda durante todo este tiempo permitió al equipo descartar escenarios como una explosión de supernova o una explosión de rayos gamma, determinando que la explicación más probable era que el agujero negro supermasivo de Arp 299-B, con unos 20 millones de masas solares, hubiera desgarrado una estrella con una masa entre dos y seis veces la de nuestro Sol.
Oportunidad única
La mayoría de las galaxias albergan en sus regiones centrales agujeros negros supermasivos, que contienen hasta miles de millones de veces la masa del Sol. Se trata de objetos con un campo gravitatorio tan intenso que ni la luz puede escapar, y muestran una estructura típica compuesta por un disco de gas y polvo (el disco de acrecimiento), que absorbe el material de su entorno y, en los casos en que el agujero negro se encuentra activo, un par de chorros de partículas a velocidades relativistas que emergen de los polos.
“Sin embargo, los agujeros negros supermasivos pasan una gran cantidad de tiempo sin devorar nada, por lo que no están particularmente activos. Los eventos de disrupción por mareas, como el ocurrido en Arp299-B, nos ofrecen una oportunidad única para estudiar la vecindad de estos poderosos objetos”, explica el científico del CSIC. Y añade Mattila que “debido a que las regiones centrales de las galaxias contienen mucho polvo, que absorbe la luz en rayos X y óptico, es posible que estos sucesos sean mucho más habituales pero hayan pasado desapercibidos”.
Se cree que estos eventos fueron más comunes en el universo temprano, por lo que su estudio contribuye a entender el entorno en el que se desarrollaron las galaxias hace miles de millones de años. En el trabajo han colaborado investigadores de 26 instituciones internacionales, entre ellas el Centro de Astrobiología (centro mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial) y la Universidad de Valencia.
El descubrimiento, dijeron los científicos, fue una sorpresa. La explosión infrarroja inicial se descubrió como parte de un proyecto que buscaba detectar explosiones de supernovas en dichos pares de galaxias en colisión.
Arp 299 ha visto numerosas explosiones estelares, y ha sido llamada una "fábrica de supernovas". Este nuevo objeto originalmente se consideró una explosión de supernova. Solo en 2011, seis años después del descubrimiento, la parte emisora de radio comenzó a mostrar un alargamiento. La supervisión posterior mostró que la expansión crecía, lo que confirma que lo que los científicos están viendo es un jet, no una supernova.
La mayoría de las galaxias albergan en sus regiones centrales agujeros negros supermasivos, que contienen hasta miles de millones de veces la masa del Sol. Se trata de objetos con un campo gravitatorio tan intenso que ni la luz puede escapar, y muestran una estructura típica compuesta por un disco de gas y polvo (el disco de acrecimiento), que absorbe el material de su entorno y, en los casos en que el agujero negro se encuentra activo, un par de chorros de partículas a velocidades relativistas que emergen de los polos.
“Sin embargo, los agujeros negros supermasivos pasan una gran cantidad de tiempo sin devorar nada, por lo que no están particularmente activos. Los eventos de disrupción por mareas, como el ocurrido en Arp299-B, nos ofrecen una oportunidad única para estudiar la vecindad de estos poderosos objetos”, explica el científico del CSIC. Y añade Mattila que “debido a que las regiones centrales de las galaxias contienen mucho polvo, que absorbe la luz en rayos X y óptico, es posible que estos sucesos sean mucho más habituales pero hayan pasado desapercibidos”.
Se cree que estos eventos fueron más comunes en el universo temprano, por lo que su estudio contribuye a entender el entorno en el que se desarrollaron las galaxias hace miles de millones de años. En el trabajo han colaborado investigadores de 26 instituciones internacionales, entre ellas el Centro de Astrobiología (centro mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial) y la Universidad de Valencia.
El descubrimiento, dijeron los científicos, fue una sorpresa. La explosión infrarroja inicial se descubrió como parte de un proyecto que buscaba detectar explosiones de supernovas en dichos pares de galaxias en colisión.
Arp 299 ha visto numerosas explosiones estelares, y ha sido llamada una "fábrica de supernovas". Este nuevo objeto originalmente se consideró una explosión de supernova. Solo en 2011, seis años después del descubrimiento, la parte emisora de radio comenzó a mostrar un alargamiento. La supervisión posterior mostró que la expansión crecía, lo que confirma que lo que los científicos están viendo es un jet, no una supernova.
Referencia
A dust-enshrouded tidal disruption event with a resolved radio jet in a galaxy merger. S. Mattila et al. Science 14 Jun 2018: eaao4669. DOI: 10.1126/science.aao4669
A dust-enshrouded tidal disruption event with a resolved radio jet in a galaxy merger. S. Mattila et al. Science 14 Jun 2018: eaao4669. DOI: 10.1126/science.aao4669