Cuando una estrella pasa demasiado cerca de un agujero negro supermasivo, las fuerzas de la marea la desgarran, produciendo un destello brillante de radiación cuando el material de la estrella cae en el agujero negro. Los astrónomos estudian la luz de estos "eventos de disrupción de las mareas" TDEs en busca de pistas sobre el comportamiento de alimentación de los agujeros negros supermasivos que acechan en los centros de las galaxias.
Las nuevas observaciones de TDE dirigidas por astrónomos de la UC Santa Cruz ahora proporcionan una clara evidencia de que los escombros de la estrella forman un disco giratorio, llamado disco de acreción, alrededor del agujero negro. Los teóricos han estado debatiendo si un disco de acreción puede formarse eficientemente durante una mareaevento de interrupción, y los nuevos hallazgos, aceptados para su publicación en Revista astrofísica y disponible en línea, debería ayudar a resolver esa pregunta, dijo la primera autora, Tiara Hung, investigadora postdoctoral en UC Santa Cruz.
"En la teoría clásica, la llamarada de TDE es impulsada por un disco de acreción, que produce rayos X desde la región interior donde el gas caliente entra en espiral hacia el agujero negro", dijo Hung. "Pero para la mayoría de los TDE, no vemos x-rayos: en su mayoría brillan en las longitudes de onda ultravioleta y óptica, por lo que se sugirió que, en lugar de un disco, estamos viendo emisiones de la colisión de corrientes de escombros estelares ".
Los coautores Enrico Ramirez-Ruiz, profesor de astronomía y astrofísica en UCSC, y Jane Dai de la Universidad de Hong Kong desarrollaron un modelo teórico, publicado en 2018, que puede explicar por qué los rayos X generalmente no se observan en los TDE a pesar de la formaciónde un disco de acreción. Las nuevas observaciones proporcionan un fuerte apoyo para este modelo.
"Esta es la primera confirmación sólida de que se forman discos de acreción en estos eventos, incluso cuando no vemos rayos X", dijo Ramirez-Ruiz. "La región cercana al agujero negro está oscurecida por un viento ópticamente denso,por lo que no vemos las emisiones de rayos X, pero vemos la luz óptica de un disco elíptico extendido ".
La evidencia reveladora de un disco de acreción proviene de observaciones espectroscópicas. El coautor Ryan Foley, profesor asistente de astronomía y astrofísica en UCSC, y su equipo comenzaron a monitorear el TDE llamado AT 2018hyz después de que fue detectado por primera vez en noviembre de 2018 por AllSky Automated Survey for SuperNovae ASAS-SN. Foley notó un espectro inusual mientras observaba el TDE con el Telescopio Shane de 3 metros en el Observatorio Lick de UC en la noche del 1 de enero de 2019.
"Me quedé boquiabierto e inmediatamente supe que esto iba a ser interesante", dijo. "Lo que se destacó fue la línea de hidrógeno, la emisión de gas hidrógeno, que tenía un perfil de doble pico que no se parecía a ningún otro.otro TDE que habíamos visto ".
Foley explicó que el pico doble en el espectro es el resultado del efecto Doppler, que cambia la frecuencia de la luz emitida por un objeto en movimiento. En un disco de acreción que gira en espiral alrededor de un agujero negro y se ve en un ángulo, parte del material serámoviéndose hacia el observador, por lo que la luz que emite se desplazará a una frecuencia más alta, y parte del material se alejará del observador, su luz cambiará a una frecuencia más baja.
"Es el mismo efecto que hace que el sonido de un automóvil en una pista de carreras cambie de un tono alto cuando el automóvil se acerca a usted a un tono más bajo cuando pasa y comienza a alejarse de usted", dijo Foley.estás sentado en las gradas, los autos en una curva se mueven hacia ti y los autos en la otra curva se alejan de ti. En un disco de acreción, el gas se mueve alrededor del agujero negro de manera similar, yeso es lo que da los dos picos en el espectro ".
El equipo continuó recopilando datos durante los próximos meses, observando el TDE con varios telescopios a medida que evolucionaba con el tiempo. Hung dirigió un análisis detallado de los datos, lo que indica que la formación del disco tuvo lugar relativamente rápido, en cuestión de semanas.después de la ruptura de la estrella. Los hallazgos sugieren que la formación de discos puede ser común entre los TDE detectados ópticamente a pesar de la rareza de la emisión de doble pico, que depende de factores como la inclinación del disco en relación con los observadores.
"Creo que tuvimos suerte con este", dijo Ramirez-Ruiz. "Nuestras simulaciones muestran que lo que observamos es muy sensible a la inclinación. Hay una orientación preferida para ver estas características de doble pico y una orientación diferentepara ver las emisiones de rayos X ".
Señaló que el análisis de Hung de las observaciones de seguimiento de múltiples longitudes de onda, incluidos los datos fotométricos y espectroscópicos, proporciona información sin precedentes sobre estos eventos inusuales. "Cuando tenemos espectros, podemos aprender mucho sobre la cinemática del gas y obtener ununa comprensión mucho más clara del proceso de acreción y lo que impulsa las emisiones ", dijo Ramírez-Ruiz.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Cruz . Original escrito por Tim Stephens. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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