Tercer Milenio
En colaboración con ITA
Captan a un agujero negro devorando una estrella cercana que luego expulsa sus sobras en forma de un chorro
Miguel Torres, investigador científico del CSIC y colaborador en el Departamento de Física Teórica de la Universidad de Zaragoza, participa en un artículo que analiza este fenómeno, muy raramente observado.
Los astrónomos del proyecto Zwicky Transient Facility (ZTF) han observado cómo un agujero negro supermasivo devora una estrella cercana y libera poderosos chorros en el proceso, en el punto del universo más lejano conseguido hasta el momento, según publican en la revista 'Nature', un artículo en el que participa el Departamento de Física Teórica de la Universidad de Zaragoza. El descubrimiento, bautizado como AT2022cmc, se produjo mientras se examinaban los datos del ZTF con un nuevo método diseñado para alertar a los astrónomos de este tipo de sucesos raros casi en tiempo real.
El ZTF, ubicado en San Diego (Estados Unidos), es actualmente uno de los mayores sondeos de transitorios que los astrónomos utilizan para estudiar el universo en constante cambio y constituye un tesoro de eventos raros, extraños e inusuales que a menudo los astrónomos descubren por casualidad.
"Gran parte del tiempo, sin embargo, los agujeros negros supermasivos no devoran nada –explica Miguel Torres, investigador científico del CSIC y colaborador en el Departamento de Física Teórica de la Universidad de Zaragoza. “Así, un fenómeno como este, que conocemos como eventos de disrupción por mareas, nos brinda una oportunidad única para estudiar la vecindad de estos poderosos objetos”.
"Nuestra nueva técnica de búsqueda nos ayuda a identificar rápidamente eventos cósmicos raros en los datos del sondeo ZTF. Y dado que el ZTF y los próximos sondeos de mayor envergadura, como el LSST de Vera Rubin, escanean el cielo con tanta frecuencia, ahora podemos esperar descubrir una gran cantidad de eventos cósmicos raros, o no descubiertos previamente, y estudiarlos en detalle", afirma Igor Andreoni, asociado postdoctoral en el Departamento de Astronomía de la UMD y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
AT2022cmc es un caso peculiar de lo que se conoce como evento de marea-disrupción o TDE. Los TDE se producen cuando una estrella que se aproxima a un agujero negro es violentamente desgarrada por las fuerzas de marea gravitatoria del agujero negro, de forma similar a como la Luna arrastra las mareas en la Tierra, pero con mayor fuerza. A continuación, los trozos de la estrella son capturados en un disco que gira rápidamente en torno al agujero negro. Finalmente, el agujero negro consume lo que queda de la estrella condenada en el disco.
En algunos casos extremadamente raros, como el de AT2022cmc, el agujero negro supermasivo lanza "chorros relativistas" -rayos de materia que viajan a una velocidad cercana a la de la luz- después de destruir una estrella. Descubierto en febrero de 2022, los astrónomos dirigidos por Andreoni hicieron un seguimiento de AT2022cmc y lo observaron con múltiples instalaciones en múltiples longitudes de onda.
"La última vez que los científicos descubrieron uno de estos chorros fue hace mucho más de una década -recuerda Michael Coughlin, profesor asistente de astronomía en la Universidad de Minnesota Twin Cities y codirector del artículo-. A partir de los datos que tenemos, podemos estimar que los chorros relativistas se lanzan sólo en el 1% de estos eventos destructivos, lo que hace que AT2022cmc sea un suceso extremadamente raro". De hecho, el destello luminoso del evento está entre los más brillantes jamás observados".
El novedoso método de análisis de datos -equivalente a buscar en un millón de páginas de información cada noche- permitió a Andreoni y sus colegas realizar un rápido análisis de los datos del ZTF e identificar la TDE de AT2022cmc con chorros relativistas. Rápidamente iniciaron observaciones de seguimiento que revelaron un evento excepcionalmente brillante en todo el espectro electromagnético, desde los rayos X hasta el milímetro y la radio.
El Very Large Telescope de ESO reveló que AT2022cmc se encontraba a una distancia cosmológica de 8.500 millones de años luz. Las imágenes ópticas/infrarrojas del Telescopio Espacial Hubble y las observaciones de radio del Very Large Array señalaron la ubicación de AT2022cmc con extrema precisión.
Los investigadores creen que AT2022cmc estaba en el centro de una galaxia que aún no es visible porque la luz de AT2022cmc la eclipsaba, pero las futuras observaciones espaciales con los telescopios espaciales Hubble o James Webb podrían desvelar la galaxia cuando el transitorio acabe desapareciendo.
Sin embargo, aún se desconoce por qué algunos eventos de disrupción por mareas producen chorros y otros no. “Nuestro trabajo apunta a que, probablemente, la diferencia radique en cómo rota el agujero negro supermasivo, y que una velocidad de rotación alta sea un ingrediente necesario para el lanzamiento de los chorros, una idea que nos acerca a la comprensión de la física de los agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias situadas a miles de años luz de distancia”, desarrolla Torres.
Antes de AT2022cmc, sólo se conocían un par de posibles TDE con chorro, descubiertas principalmente por las misiones espaciales de rayos gamma, que detectan las formas de radiación de mayor energía producidas por estos chorros. Con su nuevo método, los astrónomos pueden ahora buscar estos raros eventos en estudios ópticos terrestres.
"La astronomía está cambiando rápidamente -subraya Andreoni-. Ahora hay más sondeos ópticos e infrarrojos de todo el cielo activos o que pronto se pondrán en marcha. Los científicos pueden utilizar AT2022cmc como modelo para buscar y encontrar más eventos disruptivos de agujeros negros lejanos. Esto significa que, más que nunca, la extracción de grandes datos es una herramienta importante para avanzar en nuestro conocimiento del universo".
