En el centro de una galaxia distante, a casi 300 millones de años luz de la Tierra, los científicos han descubierto un agujero negro supermasivo que se está "asfixiando" por una afluencia repentina de escombros estelares.
en un artículo publicado en Letras del diario astrofísico , investigadores del MIT, el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, y en otros lugares informan sobre un "destello de interrupción de las mareas", un estallido dramático de actividad electromagnética que ocurre cuando un agujero negro destruye una estrella cercana. El destello fue descubierto por primera vez en noviembre.11, 2014, y los científicos han entrenado una variedad de telescopios en el evento para aprender más sobre cómo los agujeros negros crecen y evolucionan.
El equipo dirigido por el MIT examinó los datos recopilados por dos telescopios diferentes e identificó un patrón curioso en la energía emitida por la bengala: a medida que el polvo de la estrella obliterada cayó en el agujero negro, los investigadores observaron pequeñas fluctuaciones en el óptico y el ultravioleta UV del espectro electromagnético. Este mismo patrón se repitió 32 días después, esta vez en la banda de rayos X.
Los investigadores utilizaron simulaciones del evento realizado por otros para inferir que tales "ecos" de energía se produjeron a partir del siguiente escenario: a medida que una estrella migraba cerca del agujero negro, la energía gravitacional del agujero negro la desgarró rápidamente.Los restos estelares resultantes, girando cada vez más cerca del agujero negro, colisionaron consigo mismos, emitiendo ráfagas de luz óptica y UV en los sitios de colisión. A medida que fue arrastrado hacia adentro, los restos colisionantes se calentaron, produciendo destellos de rayos X, en elmismo patrón que las ráfagas ópticas, justo antes de que los escombros cayeran en el agujero negro.
"En esencia, este agujero negro no ha tenido mucho de qué alimentarse por un tiempo, y de repente aparece una desafortunada estrella llena de materia", dice Dheeraj Pasham, primer autor del artículo y un postdoc en el Instituto Kavli de Astrofísica y MIT del MITInvestigación espacial ". Lo que estamos viendo es que este material estelar no solo se alimenta continuamente en el agujero negro, sino que también interactúa consigo mismo, deteniéndose y yendo, deteniéndose y yendo. Esto nos está diciendo que el agujero negro es 'atragantarse con este repentino suministro de escombros estelares "
Los coautores de Pasham incluyen al postdoctorado MIT Kavli Aleksander Sadowski e investigadores del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, la Universidad de Maryland, el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, la Universidad de Columbia y la Universidad Johns Hopkins.
Un avistamiento "afortunado"
Pasham dice que las bengalas de interrupción de las mareas son una ventana potencial hacia los muchos agujeros negros "ocultos" del universo, que no se acumulan activamente ni se alimentan de material.
"Casi todas las galaxias masivas contienen un agujero negro supermasivo", dice Pasham. "Pero no sabremos sobre ellas si están sentadas sin hacer nada, a menos que haya un evento como un destello de interrupción de las mareas".
Tales erupciones ocurren cuando una estrella, que migra cerca de un agujero negro, se separa de la inmensa energía gravitacional del agujero negro. Esta obliteración estelar puede emitir increíbles explosiones de energía a lo largo del espectro electromagnético, desde la banda de radio, a través dellongitudes de onda ópticas y UV, y a través de los rayos X y las bandas de rayos gamma de alta energía. Por muy extremos que sean, los destellos de la interrupción de las mareas son difíciles de observar, ya que ocurren con poca frecuencia.
"Tendría que mirar una galaxia durante aproximadamente 10,000 a 100,000 años para ver una estrella ser interrumpida por el agujero negro en el centro", dice Pasham.
Sin embargo, el 11 de noviembre de 2014, una red global de telescopios robóticos llamada ASASSN All Sky Automated Survey for SuperNovae recogió señales de una posible erupción de marea de una galaxia a 300 millones de años luz. Los científicos enfocaron rápidamente otros telescopiosen el evento, incluido el telescopio de rayos X a bordo del satélite Swift de la NASA, una nave espacial en órbita que escanea el cielo en busca de explosiones de energía extremadamente alta.
"Solo recientemente los telescopios comenzaron a 'hablar' entre ellos, y para este evento en particular tuvimos suerte porque mucha gente estaba lista para ello", dice Pasham. "Simplemente resultó en una gran cantidad de datos".
una colisión de luz
Con acceso a estos datos, Pasham y sus colegas querían resolver un misterio de larga data: ¿dónde surgieron por primera vez las explosiones de luz de una bengala? Usando modelos de dinámica de agujeros negros, los científicos han podido estimar eso a medida que un agujero negro rasga una estrellaAdemás, el destello resultante de la interrupción de las mareas puede producir emisiones de rayos X muy cerca del agujero negro. Pero ha sido difícil determinar el origen de las emisiones ópticas y UV. Hacerlo sería un paso adicional para comprender lo que sucede cuando una estrella se altera.
"Los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas crecen in situ", dice Pasham. "Saber exactamente lo que sucede en las erupciones de la marea podría ayudarnos a comprender este proceso de coevolución de galaxias y agujero negro".
Los investigadores estudiaron los primeros 270 días después de la detección de la erupción de la interrupción de las mareas, llamada ASASSN-14li. En particular, analizaron los datos de rayos X y ópticos / UV tomados por el satélite Swift y el Telescopio Global Observatorio Las Cumbres.fluctuaciones identificadas, o ráfagas, en la banda de rayos X: dos picos anchos uno alrededor del día 50 y el otro alrededor del día 110 seguido de una pequeña caída alrededor del día 80. Identificaron este mismo patrón en la óptica / UVdatos unos 32 días antes.
Para explicar estos "ecos" de emisión, el equipo realizó simulaciones de un destello de disrupción de las mareas producido por un agujero negro que destruye una estrella. Los investigadores modelaron el disco de acreción resultante, un disco elíptico de escombros estelares que se arremolina alrededor del agujero negro,junto con su probable velocidad, radio y velocidad de caída, o la velocidad a la que el material cae sobre el agujero negro.
A partir de simulaciones realizadas por otros, los investigadores concluyen que las explosiones ópticas y UV probablemente se originaron por la colisión de escombros estelares en el perímetro exterior del agujero negro. A medida que este material en colisión circula más cerca del agujero negro, se calienta, eventualmenteemitiendo emisiones de rayos X, que pueden ir a la zaga de las emisiones ópticas, similar a lo que observaron los científicos en los datos.
"Para los agujeros negros supermasivos que se acrecientan constantemente, no esperaría que ocurriera esta asfixia", dice Pasham. "El material alrededor del agujero negro estaría girando lentamente y perdiendo algo de energía con cada órbita circular. Pero eso no es lo que sucede aquíDebido a que hay una gran cantidad de material que cae sobre el agujero negro, está interactuando consigo mismo, volviendo a caer e interactuando nuevamente. Si hay más eventos en el futuro, tal vez podamos ver si esto es lo que sucede con otros brotes de interrupción de las mareas."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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