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Muerte por espaguetificación: los telescopios de ESO registran los últimos momentos de una estrella devorada por un agujero negro

Utilizando telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO) y otras organizaciones de todo el mundo, los astrónomos han detectado una rara explosión de luz de una estrella que es destrozada por un agujero negro supermasivo. El fenómeno, conocido como un evento de interrupción de las mareas, es el destello más cercano registrado hasta la fecha a poco más de 215 millones de años luz de la Tierra, y se ha estudiado con un detalle sin precedentes. La investigación se publica hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“ La idea de que un agujero negro ‘succione’ una estrella cercana suena a ciencia ficción. Pero esto es exactamente lo que sucede en un evento de interrupción de las mareas ”, dice Matt Nicholl, profesor e investigador de la Royal Astronomical Society en la Universidad de Birmingham, Reino Unido, y autor principal del nuevo estudio. Pero estos eventos de interrupción de las mareas, donde una estrella experimenta lo que se conoce como espaguetificación cuando es succionada por un agujero negro, son raros y no siempre fáciles de estudiar. El equipo de investigadores apuntó al Very Large Telescope ( VLT ) de ESO y al New Technology Telescope ( NTT ) de ESO a un nuevo destello de luz que ocurrió el año pasado cerca de un agujero negro supermasivo, para investigar en detalle qué sucede cuando una estrella es devorada por tales un monstruo.

Los astrónomos saben lo que debería suceder en teoría. ” Cuando una estrella desafortunada se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia, el tirón gravitacional extremo del agujero negro hace trizas la estrella en corrientes delgadas de material ” , explica el autor del estudio Thomas Wevers, becario de ESO en Santiago. Chile, que se encontraba en el Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, cuando realizó el trabajo. A medida que algunas de las delgadas hebras de material estelar caen en el agujero negro durante este proceso de espaguetificación, se libera una llamarada brillante de energía, que los astrónomos pueden detectar.

Aunque potente y brillante, hasta ahora los astrónomos han tenido problemas para investigar este estallido de luz, que a menudo se ve oscurecido por una cortina de polvo y escombros. Solo ahora los astrónomos han podido arrojar luz sobre el origen de esta cortina.

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

El descubrimiento fue posible porque el evento de interrupción de las mareas que el equipo estudió, AT2019qiz, se encontró poco tiempo después de que la estrella fuera destrozada. ” Debido a que lo detectamos temprano, pudimos ver la cortina de polvo y escombros que se levantaba cuando el agujero negro lanzaba un poderoso flujo de material con velocidades de hasta 10000 km / s ” , dice Kate Alexander, becaria Einstein de la NASA en Northwestern Universidad en EE. UU. “Este único ‘vistazo detrás de la cortina’ brindó la primera oportunidad de identificar el origen del material oscurecedor y seguir en tiempo real cómo envuelve el agujero negro. 

El equipo llevó a cabo observaciones de AT2019qiz, ubicado en una galaxia espiral en la constelación de Eridanus, durante un período de 6 meses a medida que la llamarada crecía en luminosidad y luego se desvanecía. “ Varios estudios del cielo descubrieron emisiones del nuevo evento de interrupción de las mareas muy rápidamente después de que la estrella se desgarró ” , dice Wevers. “Inmediatamente apuntamos un conjunto de telescopios terrestres y espaciales en esa dirección para ver cómo se producía la luz”.

Se tomaron múltiples observaciones del evento durante los meses siguientes con instalaciones que incluían X-shooter y EFOSC2 , poderosos instrumentos en el VLT de ESO y el NTT de ESO, que se encuentran en Chile. Las rápidas y extensas observaciones en luz ultravioleta, óptica, rayos X y radio revelaron, por primera vez, una conexión directa entre el material que fluye desde la estrella y la llamarada brillante emitida cuando es devorada por el agujero negro. ” Las observaciones mostraron que la estrella tenía aproximadamente la misma masa que nuestro propio Sol, y que perdió aproximadamente la mitad de eso en el monstruoso agujero negro, que es más de un millón de veces más masivo ” , dice Nicholl, quien también es investigador visitante. en la Universidad de Edimburgo.

La investigación nos ayuda a comprender 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 incluso podría actuar como una ‘piedra de Rosetta’ para interpretar las observaciones futuras de los eventos de interrupción de las mareas. El Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, que se prevé que comience a funcionar esta década, permitirá a los investigadores detectar eventos de interrupción de las mareas cada vez más débiles y de evolución más rápida, para resolver más misterios de la física de los agujeros negros.

Más información

Esta investigación se presentó en el artículo “Un flujo de salida impulsa el ascenso óptico del evento cercano de interrupción de las mareas de rápida evolución AT2019qiz” que aparece en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093 / mnras / staa2824) .

Schulze (Departamento de Física de Partículas y Astrofísica, Instituto de Ciencias Weizmann, Israel [Weizmann]) P. Short (IfA), J. Burke (Observatorio Las Cumbres, Goleta, EE.UU. [LCO] y Departamento de Física, Universidad de California, Santa Barbara, EE. UU. [UCSB]), C. McCully (LCO y UCSB) D. Hiramatsu (LCO y UCSB), DA Howell (LCO y UCSB), C. Pellegrino (LCO y UCSB), H. Abbot (The Research School of Astronomía y Astrofísica, Universidad Nacional de Australia, Australia [ANU]), JP Anderson (Observatorio Europeo Austral, Santiago, Chile), E. Berger (CfA), PK Blanchard (Noroeste), G. Cannizzaro (Radboud y SRON), T. -W. Chen (Estocolmo), M. Dennefeld (Instituto de Astrofísica de París (IAP) y Universidad de la Sorbona, París), L.Galbany (Departamento de Física Teórica y del Cosmos, Universidad de Granada, España), S. González-Gaitán (CENTRA-Centro de Astrofísica e Gravitação y Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal), G. Hosseinzadeh (CfA), C. Inserra (Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Cardiff, Reino Unido), I. Irani (Weizmann), P. Kuin (Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard, University College London, Reino Unido), T.Muller-Bravo (Facultad de Física y Astronomía, Universidad de Southampton, Reino Unido), J. Pineda (Departamento de Ciencias Físicas , Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile), NP Ross (IfA), R. Roy (Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica, Ganeshkhind, India), SJ Smartt (Centro de Investigación en Astrofísica, Facultad de Matemáticas y Física, Queen’s University Belfast, Reino Unido [QUB]), KW Smith (QUB), B. Tucker (ANU), Ł. Wyrzykowski (Varsovia), DR Young (QUB).

ESO es la organización astronómica intergubernamental más importante de Europa y, con diferencia, el observatorio astronómico terrestre más productivo del mundo. Tiene 16 Estados miembros: Austria, Bélgica, República Checa, Dinamarca, Francia, Finlandia, Alemania, Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, España, Suecia, Suiza y el Reino Unido, junto con el estado anfitrión de Chile. y con Australia como socio estratégico. ESO lleva a cabo un ambicioso programa centrado en el diseño, la construcción y el funcionamiento de potentes instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos realizar importantes descubrimientos científicos. ESO también juega un papel de liderazgo en la promoción y organización de la cooperación en la investigación astronómica. ESO opera tres sitios de observación únicos de clase mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope y su Interferómetro Very Large Telescope líder en el mundo, así como dos telescopios topográficos, VISTA que trabaja en el infrarrojo y el telescopio topográfico VLT de luz visible. También en Paranal, ESO albergará y operará el Cherenkov Telescope Array South, el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. ESO también es un socio importante en dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, el proyecto astronómico más grande que existe. Y en Cerro Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el Telescopio Extremadamente Grande de 39 metros, el ELT, que se convertirá en “el ojo más grande del mundo en el cielo”. También en Paranal, ESO albergará y operará el Cherenkov Telescope Array South, el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. ESO también es un socio importante en dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, el proyecto astronómico más grande que existe. Y en Cerro Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el Telescopio Extremadamente Grande de 39 metros, el ELT, que se convertirá en “el ojo más grande del mundo en el cielo”. También en Paranal, ESO albergará y operará el Cherenkov Telescope Array South, el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. ESO también es un socio importante en dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, el proyecto astronómico más grande que existe. Y en Cerro Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el Telescopio Extremadamente Grande de 39 metros, el ELT, que se convertirá en “el ojo más grande del mundo en el cielo”. 

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