28/04/2023
El caso más cercano de un agujero negro devorando una estrella.
Los astrónomos del MIT y de otros lugares han observado señales infrarrojas del evento de interrupción de las mareas (TDE) más cercano hasta la fecha.
El evento fue detectado en datos infrarrojos, también por primera vez, lo que sugiere que más búsquedas en esta banda podrían generar más ráfagas de este tipo.
Artículo original del MIT:
Una vez cada 10.000 años aproximadamente, el centro de una galaxia se ilumina cuando su agujero negro supermasivo destroza una estrella que pasa. Este "evento de interrupción de las mareas" ocurre literalmente en un instante, ya que el agujero negro central atrae material estelar y expulsa enormes cantidades de radiación en el proceso.
Los astrónomos conocen alrededor de 100 eventos de interrupción de mareas (TDE) en galaxias distantes, según el estallido de luz que llega a los telescopios en la Tierra y en el espacio. La mayor parte de esta luz proviene de rayos X y radiación óptica.
Los astrónomos del MIT, sintonizando más allá de las bandas convencionales de rayos X y UV/ópticas, han descubierto un nuevo evento de interrupción de las mareas, que brilla intensamente en el infrarrojo. Es una de las primeras veces que los científicos identifican directamente un TDE en longitudes de onda infrarrojas.
Además, el nuevo estallido resulta ser el evento de interrupción de mareas más cercano observado hasta la fecha: el destello se encontró en NGC 7392, una galaxia que está a unos 137 millones de años luz de la Tierra, que corresponde a una región en nuestro patio trasero cósmico que es un cuarto del tamaño del TDE más próximo.
Esta nueva llamarada, etiquetada como WTP14adbjsh, no se destacó en los datos ópticos y de rayos X estándar. Los científicos sospechan que estos estudios tradicionales no detectaron el TDE cercano, no porque no emitiera rayos X y luz ultravioleta, sino porque esa luz estaba oscurecida por una enorme cantidad de polvo que absorbía la radiación y emitía calor en forma de infrarrojos. energía.
Los investigadores determinaron que WTP14adbjsh ocurrió en una galaxia joven en formación de estrellas, en contraste con la mayoría de los TDE que se han encontrado en galaxias más tranquilas. Los científicos esperaban que las galaxias formadoras de estrellas albergaran TDE, ya que las estrellas que producen proporcionarían suficiente combustible para que el agujero negro central de una galaxia lo devorara. Pero las observaciones de TDE en galaxias con formación de estrellas eran raras hasta ahora.
El nuevo estudio sugiere que los estudios ópticos y de rayos X convencionales pueden haber pasado por alto los TDE en las galaxias en formación de estrellas porque estas galaxias producen naturalmente más polvo que podría oscurecer cualquier luz que provenga de su núcleo. La búsqueda en la banda infrarroja podría revelar muchos más TDE previamente ocultos en galaxias activas en formación estelar.
"Encontrar este TDE cercano significa que, estadísticamente, debe haber una gran población de estos eventos a los que los métodos tradicionales estaban ciegos", dice Christos Panagiotou, un postdoctorado en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT. "Entonces, deberíamos tratar de encontrarlos en el infrarrojo si queremos una imagen completa de los agujeros negros y sus galaxias anfitrionas".
Un artículo que detalla el descubrimiento del equipo aparece hoy en Astrophysical Journal Letters . Los coautores del MIT de Panagiotou son Kishalay De, Megan Masterson, Erin Kara, Michael Calzadilla, Anna-Christina Eilers, Danielle Frostig, Nathan Lourie y Rob Simcoe, junto con Viraj Karambelkar, Mansi Kasliwal, Robert Stein y Jeffrey Zolkower de Caltech. y Aaron Meisner en el Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica-Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias.
Un destello de posibilidad
Panagiotou no tenía la intención de buscar eventos de interrupción de mareas. Él y sus colegas estaban buscando signos de fuentes transitorias generales en los datos de observación, utilizando una herramienta de búsqueda desarrollada por De. El equipo usó el método de De para buscar posibles eventos transitorios en los datos de archivo tomados por la misión NEOWISE de la NASA, un telescopio espacial que ha realizado escaneos regulares de todo el cielo desde 2010, en longitudes de onda infrarrojas.
El equipo descubrió un destello brillante que apareció en el cielo a finales de 2014.
“Pudimos ver que no había nada al principio”, recuerda Panagiotou. “Entonces, de repente, a fines de 2014, la fuente se volvió más brillante y para 2015 alcanzó una gran luminosidad, luego comenzó a volver a su reposo anterior”.
Rastrearon el destello hasta una galaxia a 42 megaparsecs de la Tierra. La pregunta entonces era, ¿qué lo desencadenó? Para responder a esto, el equipo consideró el brillo y el momento del destello, comparando las observaciones reales con modelos de varios procesos astrofísicos que podrían producir un destello similar.
“Por ejemplo, las supernovas son fuentes que explotan y se iluminan repentinamente, luego vuelven a bajar, en escalas de tiempo similares a los eventos de interrupción de las mareas”, señala Panagiotou. “Pero las supernovas no son tan luminosas y energéticas como las que observamos”.
Trabajando a través de diferentes posibilidades de lo que podría ser el estallido, los científicos finalmente pudieron excluir todos menos uno: lo más probable es que el destello fuera un TDE, y el más cercano observado hasta ahora.
“Es una curva de luz muy limpia y realmente sigue lo que esperamos que sea la evolución temporal de un TDE”, dice Panagiotou.
rojo o verde
A partir de ahí, los investigadores observaron más de cerca la galaxia donde surgió el TDE. Recopilaron datos de múltiples telescopios terrestres y espaciales que observaron la parte del cielo donde reside la galaxia, en varias longitudes de onda, incluidas las bandas infrarroja, óptica y de rayos X. Con estos datos acumulados, el equipo estimó que el agujero negro supermasivo del centro de la galaxia era unas 30 millones de veces más masivo que el sol.
“Esto es casi 10 veces más grande que el agujero negro que tenemos en nuestro centro galáctico, por lo que es bastante masivo, aunque los agujeros negros pueden tener hasta 10 mil millones de masas solares”, dice Panagiotou.
El equipo también descubrió que la propia galaxia está produciendo activamente nuevas estrellas. Las galaxias formadoras de estrellas son una clase de galaxias "azules", en contraste con las galaxias "rojas" más tranquilas que han dejado de producir nuevas estrellas. Las galaxias azules que forman estrellas son el tipo de galaxia más común en el universo.
Las galaxias "verdes" se encuentran en algún lugar entre el rojo y el azul, en el sentido de que, de vez en cuando, producen algunas estrellas. El verde es el tipo de galaxia menos común, pero curiosamente, la mayoría de los TDE detectados hasta la fecha se remontan a estas galaxias más raras. Los científicos habían tenido problemas para explicar estas detecciones, ya que la teoría predice que las galaxias azules que forman estrellas deberían exhibir TDE, ya que presentarían más estrellas para que los agujeros negros las interrumpan.
Pero las galaxias formadoras de estrellas también producen una gran cantidad de polvo a partir de las interacciones entre las estrellas cercanas al núcleo de una galaxia. Este polvo es detectable en longitudes de onda infrarrojas, pero puede oscurecer cualquier radiación de rayos X o UV que, de otro modo, sería captada por telescopios ópticos. Esto podría explicar por qué los astrónomos no han detectado TDE en galaxias en formación estelar utilizando métodos ópticos convencionales.
"El hecho de que las encuestas ópticas y de rayos X no detectaron este TDE luminoso en nuestro propio patio trasero es muy esclarecedor y demuestra que estas encuestas solo nos brindan un censo parcial de la población total de TDE", dice Suvi Gezari, astrónomo asociado y presidente de el personal científico del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Maryland, que no participó en el estudio. "El uso de sondeos infrarrojos para captar el eco de polvo de los TDE oscurecidos... ya nos ha demostrado que hay una población de TDE en galaxias polvorientas con formación de estrellas que no habíamos visto".
