Astrónomos son testigos de un agujero negro destrozando una estrella

Después de pasar demasiado cerca de un agujero negro supermasivo, la estrella en la concepción de este artista se desgarra en una delgada corriente de gas, que luego se tira hacia atrás alrededor del agujero negro y se golpea contra sí misma, creando un choque brillante y expulsando más material caliente. Crédito: Ilustración de Robin Dienel cortesía de la Carnegie Institution for Science.

Por primera vez, los astrónomos han sido testigos de las secuelas inmediatas de una estrella destrozada violentamente por un agujero negro supermasivo. 

Las observaciones fueron publicadas el jueves 26 de septiembre en el Astrophysical Journal. Benjamin Shappee, del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái (IfA), forma parte del equipo de astrónomos dirigido por Thomas Holoien, del Observatorio Carnegie. Ambos son miembros fundadores del sondeo Automatizado All-Sky para Supernovas (ASAS-SN) de la Universidad Estatal de Ohio. 

La red de telescopios ASAS-SN descubrió el evento, llamado ASASSN-19bt, el 29 de enero de 2019, y rápidamente activó observaciones de seguimiento desde telescopios terrestres en Chile, así como cámaras de rayos X y ultravioleta a bordo del espacio. El satélite Swift de la NASA. En un golpe de suerte, el ASASSN-19bt ocurrió en el área exacta del cielo que el Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS), que cazaba planetas, estaba monitoreando, permitiendo a los astrónomos capturar imágenes del evento cada 30 minutos durante meses, incluso durante los primeros momentos. 

Conocidos como evento de disrupción de marea, o TDE, ocurren cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo, como los que se cree que se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias grandes. La inmensa gravedad del agujero negro abruma la propia gravedad de la estrella y la hace trizas. Parte de este material se arroja al espacio, mientras que el resto vuelve a caer en el agujero negro, formando un disco de gas caliente y brillante a medida que se consume. Al observar la luz emitida durante este proceso, que aumenta hasta alcanzar un brillo máximo y luego disminuye gradualmente, los astrónomos pueden comprender mejor la física del agujero negro y las fuerzas que impulsan estos fenómenos. Pero primero, tienen que ser descubiertos. 

"Cuando no sabes dónde o cuándo sucederá algo, tienes que mirar a todas partes todo el tiempo. Esto es exactamente lo que ASAS-SN intenta hacer", explicó Shappee. 

ASAS-SN es una red de 20 telescopios robóticos distribuidos en todo el mundo, incluido uno en Haleakalā en Maui. ASAS-SN monitorea todo el cielo visible del norte y sur cada 20 horas. Esta capacidad única permite a los astrónomos buscar eventos explosivos en casi todas partes, casi todo el tiempo. La cámara del proyecto en Sudáfrica registró el brillo cambiante de un objeto y envió una alerta automatizada. En un día, el equipo clasificó ASASSN-19bt como un tipo raro de evento: la interrupción de la marea de una estrella por un agujero negro supermasivo. 

Saltando a la acción, el equipo solicitó observaciones de seguimiento en rayos X y longitudes de onda ultravioleta utilizando el telescopio Swift de la NASA, el observatorio XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea), telescopios terrestres de 1 metro en la red global del Observatorio Las Cumbres, y una serie de otros observatorios terrestres. Junto con los datos de TESS, estas observaciones dibujan una imagen de un evento de interrupción de la marea con detalles sin precedentes. 

"Solo se han descubierto unos pocos TDE antes de que alcanzaran el brillo máximo, y este se encontró solo unos días después de que comenzó a iluminarse. Y gracias a estar en la Zona de Visualización Continua de TESS, tenemos observaciones de ello cada 30 minutos, meses atrás, más que nunca antes posible para uno de estos eventos ", dijo Holoien. "Esto convierte a ASASSN-19bt en un reclamo para la investigación de TDE". 

El equipo pudo seguir la evolución del TDE desde 42 días antes de su brillo máximo, al encontrarlo en los datos de TESS tomados antes de que ASAS-SN descubriera el evento. "Las imágenes que TESS está tomando solo se pueden descargar a la Tierra cada dos semanas, por lo que monitoreamos intensamente el campo TESS con ASAS-SN desde la superficie". añadió Holoien. 

ASASSN-19bt resulta ser único en varias formas. Su galaxia anfitriona es más joven y está más llena de polvo que las de otros TDE observados anteriormente. El descubrimiento temprano y las observaciones de seguimiento rápido por parte del equipo ASAS-SN detectaron un evento de enfriamiento rápido y breve que duró dos días en las primeras observaciones de Swift, después de lo cual su temperatura se estabilizó y su luminosidad continuó aumentando hacia su pico. El aumento de brillo a medida que ASASSN-19bt se acercaba a su pico fue extremadamente suave con muy poca variación; Una nueva información sobre TDE revelada solo por los datos de TESS que permitieron a los investigadores ver tal detalle. Estas revelaciones mejorarán la capacidad de los astrónomos para identificar TDE y diferenciarlos de otros eventos celestes cuya emisión es mucho más variable. 

"Es probable que la emoción siga llegando". Shappee comentó, describiendo tres iniciativas que intensificarán la investigación en Hawai para el evento explosivo y violento que TESS observará. Primero, ASAS-SN volverá a visitar las partes del cielo que TESS observa con más frecuencia, cuatro veces al día, gracias a una financiación de una beca de una Fundación Astronómica de Mt. Cuba. Segundo, el 18 de julio de 2019, TESS comenzó su segundo año de observaciones, y ahora está observando regiones del cielo donde los telescopios en Hawai están bien posicionados para observar objetos interesantes vistos por TESS. Tercero, a Ben Shappee y su equipo se les otorgó una subvención de $ 200.000, "Uso de TESS como un telescopio de exploración transitorio explorador", que fortalecerá las asociaciones entre TESS y los telescopios en Maunakea y Haleakalā. 

Source: Universidad de Hawaii en Manoa,