Agujero negro desgarra una estrella hace décadas y pasa desapercibido hasta ahora

_{Concepción artística de un evento de interrupción de las mareas (TDE), una estrella que es destrozada por la poderosa gravedad de un agujero negro supermasivo. El material de la estrella gira en espiral hacia un disco que gira alrededor del agujero negro y se expulsa un chorro de partículas. Crédito: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF}

Cada galaxia, incluida nuestra propia Vía Láctea, tiene en su centro un enorme agujero negro cuya gravedad influye en las estrellas que lo rodean. En general, las estrellas orbitan alrededor del agujero negro sin incidentes, pero a veces una estrella vagará demasiado cerca, y el agujero negro se «comerá» de la estrella en un proceso que los astrofísicos han denominado espaguetificación.

«La gravedad alrededor del agujero negro triturará estas desafortunadas estrellas, haciendo que se compriman en finas corrientes y caigan en el agujero negro», dice Vikram Ravi, profesor asistente de astronomía en Caltech. “Este es un proceso realmente complicado. ¡Las estrellas no se van en silencio!”

A medida que las estrellas son devoradas, sus restos giran alrededor del agujero negro y brillan con luz de diferentes frecuencias, que los telescopios pueden detectar. En algunos casos, los restos estelares son expulsados en potentes chorros que brillan con ondas de luz de radiofrecuencia.

Ravi y su equipo, incluidos dos estudiantes graduados en Caltech, ahora han descubierto lo que parece ser uno de estos eventos de agujeros negros que se comen una estrella, también conocidos como eventos de interrupción de mareas o TDE, utilizando observaciones de archivo realizadas por radiotelescopios. . De los aproximadamente 100 TDE que se han descubierto hasta la fecha, este es solo el segundo candidato que se encuentra utilizando ondas de radio. El primero fue descubierto en 2020 por Marin Anderson (MS ’14, PhD ’19), becaria postdoctoral en JPL, que es administrado por Caltech para la NASA.

«Los TDE se descubren principalmente en la luz óptica y de rayos X, pero estos métodos pueden carecer de algunos TDE, como los enterrados en el polvo», dice Ravi, autor principal de un nuevo informe sobre los hallazgos aceptado para su publicación en The Astrophysical. diario «Este estudio demuestra el poder de las encuestas de radio para descubrir TDE».

El mismo TDE recién descubierto también fue descubierto por astrónomos de la Universidad de Toronto, por lo que los científicos se unieron para publicar conjuntamente sus hallazgos.

“Ahora está disponible una cantidad sin precedentes de observaciones de radio, lo que nos posiciona para descubrir muchas más fuentes como esta”, dice la coautora Hannah Dykaar de la Universidad de Toronto. “Curiosamente, ninguno de los candidatos descubiertos por radio se encontró en el tipo de galaxia más popular para los TDE. Encontrar más de estos TDE de radio podría ayudarnos a aclarar los misterios en curso sobre en qué tipos de galaxias ocurren y cuántas hay en el universo”.

El nuevo evento TDE, llamado J1533+2727, fue notado por primera vez por el equipo de Ravi después de que dos pasantes de secundaria de Cambridge, Massachusetts, Ginevra Zaccagnini y Jackson Codd, escanearan décadas de datos de radio capturados por Karl G del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO). Jansky Very Large Array (VLA) en Nuevo México. Los estudiantes trabajaron con Ravi de 2018 a 2019 mientras era becario postdoctoral en la Universidad de Harvard. Al comparar las observaciones de radio tomadas con años de diferencia, descubrieron que un objeto, J1533+2727, era bastante brillante a mediados de la década de 1990, pero se había desvanecido drásticamente en 2017.

Como detectives que descubren nuevas pistas en un caso histórico, luego buscaron en los archivos del telescopio de 300 pies Green Bank de NRAO y descubrieron que el mismo objeto era aún más brillante en 1986 y 1987 (el telescopio Green Bank colapsó en 1988). Desde su pico de brillo a mediados de la década de 1980, J1533+2727 se ha desvanecido en un factor de 500.

Sumando toda la evidencia, incluidas las nuevas observaciones de VLA, los científicos creen que el nuevo TDE ocurrió cuando un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia a 500 millones de años luz de distancia aplastó una estrella y luego expulsó un chorro de radio que viajaba a cerca de la velocidad de la luz. Hasta ahora, se han asociado otros tres TDE con estos llamados chorros relativistas, pero se encontraron en galaxias más de 10 veces más lejanas.

«Este es el primer descubrimiento de un candidato TDE relativista en el universo relativamente cercano, lo que demuestra que estos TDE de radio brillante pueden ser más comunes de lo que pensábamos antes», dice Ravi.

Los TDE se han convertido en una herramienta valiosa para estudiar agujeros negros masivos. Se teorizaron por primera vez en la década de 1980 y finalmente se detectaron por primera vez en la década de 1990. Ahora que se han encontrado más de 100, los eventos se han convertido en un nuevo medio para estudiar los sucesos ocultos de los agujeros negros.

El estudiante graduado de Caltech, Jean Somalwar, un nuevo miembro en el grupo de Ravi que no es autor del estudio actual, espera capturar más TDE de radio brillante con el VLA. Ella y su equipo han publicado recientemente uno de esos candidatos , que es un TDE o una llamarada misteriosa de un agujero negro supermasivo activo. Además, está utilizando datos de Zwicky Transient Facility, o ZTF, en el Observatorio Palomar de Caltech para descubrir más TDE ópticamente brillantes (ZTF, que escanea el cielo nocturno cada dos noches en luz visible, ya ha descubierto más de 15 de estos eventos) .

“Los TDE básicamente encienden las linternas en estas regiones extremas en los centros de las galaxias que de otro modo no podríamos ver”, dice Somalwar. “Se han convertido en herramientas muy poderosas en los últimos años”.

Referencia: “FIRST J153350.8+272729: The Radio Afterglow of a Decades-old Tidal Disruption Event” por Vikram Ravi, Hannah Dykaar, Jackson Codd, Ginevra Zaccagnini, Dillon Dong, Maria R. Drout, BM Gaensler Gregg Hallinan y Casey Law , 7 de febrero de 2022, The Astrophysical Journal .

Somalwar y Ravi presentaron estos resultados virtualmente el 10 de enero de 2022, en la 239 reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

El artículo de Astrophysical Journal , titulado «FIRST J153350.8+272729: the radio afterglow of a decades-old tidal disrupt event», fue financiado por Harvard, la National Science Foundation (NSF), la ciudad de Cambridge, el John G. Wolbach Biblioteca y Cambridge Rotary. Otros autores de Caltech incluyen al estudiante graduado Dillon Dong (MS ’18), al profesor de astronomía Gregg Hallinan y al científico del personal Casey Law. Otros autores son Bryan Gaensler y Maria Drout de la Universidad de Toronto. Drout también está afiliado a los Observatorios de la Carnegie Institution for Science.