Una estrella parecida al Sol situada en una galaxia a unos 500 millones de años luz de distancia está siendo devorada gradualmente por un agujero negro. Cada vez que se acerque a un agujero negro, desprenderá material equivalente a tres masas terrestres.

Una explosión masiva de rayos X detectada por astrónomos de la Universidad de Leicester sugiere que en un agujero negro arde tres veces la masa de la Tierra. En una galaxia cercana, una estrella parecida al Sol está siendo devorada lentamente por un pequeño y voraz agujero negro, perdiendo tres masas terrestres de material con cada aproximación.

El descubrimiento realizado por astrónomos de la Universidad de Leicester, publicado en la revista Nature Astronomy el 7 de septiembre, proporciona un "eslabón perdido" en nuestra comprensión de cómo los agujeros negros alteran las estrellas en órbita. Sugiere que se están devorando un gran número de estrellas pero que aún no se han descubierto. El equipo de investigación recibió el apoyo de la Agencia Espacial del Reino Unido y del Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Reino Unido (STFC).

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Los astrónomos fueron despertados por un brillante destello de rayos X que parecía provenir del centro de la galaxia cercana 2MASXJ02301709+2836050, a unos 500 millones de años luz de la Vía Láctea. Llamado Swift J0230, fue descubierto por primera vez por científicos utilizando una nueva herramienta desarrollada en el Observatorio Neil Gehrels Swift. Rápidamente organizaron más observaciones Swift del mismo y descubrieron que no decaía gradualmente como se esperaba, sino que brillaba intensamente durante 7 a 10 días y luego se apagaba repentinamente, repitiendo este proceso aproximadamente cada 25 días.

Imagen óptica de una galaxia que experimenta un nuevo evento, tomada de datos archivados de PanSTARRS. El objeto de rayos X se encuentra en algún lugar dentro del círculo blanco, aproximadamente del tamaño de la cabeza de un alfiler, a 100 metros de distancia. También se muestra la ubicación de una supernova de 2 años. Fuente: Daniele B. Malesani/PanSTARRS

Conecta las piezas que faltan

Se ha observado un comportamiento similar en los llamados estallidos cuasi periódicos y transitorios nucleares periódicos, en los que el material de una estrella es desgarrado por un agujero negro mientras orbita cerca de él, pero difieren en la frecuencia de los estallidos y en si los estallidos ocurren principalmente en rayos X o en luz óptica. La regularidad de la radiación de Swift J0230 se encuentra en algún punto intermedio, lo que sugiere que es el "eslabón perdido" entre los dos tipos de ráfagas.

Utilizando como guía los modelos propuestos para ambos tipos de eventos, los científicos concluyeron que el estallido de Swift J0230 representaba una estrella de tamaño similar a nuestro sol que orbitaba en una órbita elíptica alrededor de un agujero negro de baja masa en el centro de la galaxia. A medida que la órbita de la estrella se acerca a la poderosa atracción gravitacional del agujero negro, material equivalente a tres masas terrestres es arrancado de la atmósfera de la estrella y calentado a medida que cae en el agujero negro. La elevada temperatura de unos 2 millones de grados centígrados libera una gran cantidad de rayos X, que fueron captados por primera vez por el satélite Swift.

Imágenes de rayos X del mismo lugar en el cielo antes (izquierda) y después (derecha) de la explosión de Swift J0230. Las imágenes fueron tomadas con el telescopio de rayos X a bordo del satélite Swift. Crédito de la imagen: Phil Evans (Universidad de Leicester)/NASASwift

Perspectivas de expertos

El autor principal, el Dr. Phil Evans, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Leicester, dijo: "Esta es la primera vez que hemos visto una estrella como el Sol siendo destrozada y tragada repetidamente por un agujero negro de baja masa. El evento llamado 'interrupción de marea parcial repetida' en sí es un descubrimiento bastante nuevo, y parece dividirse en dos categorías: los que entran en erupción cada pocas horas y los que entran en erupción aproximadamente cada año. Este nuevo sistema se encuentra justo entre esas dos categorías, y cuando se hacen los números, se ve que los tipos de objetos involucrados también encajan muy bien".

El Dr. Rob Eyles-Ferris, que trabaja con el Dr. Evans en el satélite Swift, completó recientemente su doctorado en la Universidad de Leicester, que incluyó el estudio de la destrucción de estrellas por agujeros negros. "En la mayoría de los sistemas que hemos visto en el pasado, la estrella quedó completamente destruida", explicó. "Swift J0230 es una nueva y emocionante incorporación a la categoría de estrellas parcialmente destruidas porque nos muestra la verdadera conexión que se ha descubierto entre estas dos clases de objetos, y nuestro nuevo sistema nos proporciona el eslabón perdido".

Ilustración del Observatorio Neil Gales-Swift. Fuente: NASA

Con ganas de descubrir más

El Dr. Kim Page de la Universidad de Leicester participó en el análisis de datos para este estudio: "Dado que descubrimos Swift J0230 a los pocos meses de lanzar nuestra nueva herramienta de búsqueda transitoria, esperamos que haya muchos más objetos similares esperando a ser descubiertos".

El Dr. Chris Nixon es un astrofísico teórico que recientemente se transfirió a la Universidad de Leeds desde la Universidad de Leicester. Dirigió los esfuerzos para explicar teóricamente el evento. Su investigación ha sido financiada por el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Reino Unido y el Leverhulm Trust.

Estiman que el agujero negro tiene entre 10.000 y 100.000 veces la masa del Sol, lo cual es bastante pequeño para los agujeros negros supermasivos que normalmente se encuentran en los centros de las galaxias. Se cree que el agujero negro en el centro de nuestra galaxia tiene una masa de 4 millones de masas solares, mientras que la mayoría de los agujeros negros tienen alrededor de 100 millones de masas solares.

Este es el primer descubrimiento que utiliza el nuevo detector transitorio del satélite Swift, desarrollado por el equipo de la Universidad de Leicester y ejecutado en sus computadoras. Cuando ocurre un evento extremo, provoca ráfagas de rayos X en áreas del cielo que antes estaban desprovistas de rayos X, lo que los astrónomos llaman transitorios de rayos X astronómicos. Aunque estos eventos transitorios presagian la aparición de eventos extremos, no son fáciles de detectar, al menos no rápidamente, por lo que esta nueva herramienta fue desarrollada para buscar nuevos tipos de eventos transitorios en tiempo real.

El Dr. Evans añadió: "Este tipo de objeto era en gran medida indetectable hasta que construimos esta nueva instalación y muy rápidamente descubrimos este nuevo evento nunca antes visto. Swift tiene casi 20 años y de repente está descubriendo nuevos eventos que nunca sabíamos que existían. Creo que eso demuestra que cada vez que encuentras una nueva forma de mirar el espacio, aprendes algo nuevo y descubres que hay algo ahí fuera que no sabías que existía antes".

Cooperación internacional y perspectivas de futuro

La Dra. Caroline Harper, jefa de ciencia espacial de la Agencia Espacial del Reino Unido, dijo: "Este es otro descubrimiento emocionante de la misión Swift, líder en el mundo: cada vez que una estrella similar al Sol orbita lo suficientemente cerca, un agujero negro de baja masa la muerde".

La Agencia Espacial del Reino Unido lleva muchos años trabajando con la NASA en esta misión; El Reino Unido lideró el desarrollo del hardware para dos instrumentos científicos clave y proporcionó financiación para el Centro de datos científicos Swift, que seguimos apoyando. Esperamos con interés la comprensión futura de Swift sobre los estallidos de rayos gamma en todo el universo y los eventos a gran escala que los causan.