Registran cómo un agujero negro devora a una estrella

De acuerdo con investigadores de la Universidad de Arizona en los EE.UU. algo que tienen en común los niños pequeños y lo agujeros negros es que ambos comen de manera desordenada, dejando una amplia evidencia de rastros de comida.

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Pero mientras que unos pueden dejar restos de pasta o salpicaduras de yogur, el otro crea una secuela de proporciones alucinantes. Cuando un agujero negro devora una estrella, produce lo que los astrónomos llaman un "evento de interrupción de las mareas". La destrucción de la estrella va acompañada de un estallido de radiación que puede eclipsar la luz combinada de cada estrella en la galaxia anfitriona del agujero negro durante meses e incluso años.

En un artículo publicado en The Astrophysical Journal, un equipo de astrónomos dirigido por Sixiang Wen, investigador asociado postdoctoral en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, utilizó los rayos X emitidos por un evento de interrupción de las mareas conocido como J2150 para realizar las primeras mediciones tanto de la masa como del giro del agujero negro.

Este agujero es de un tipo particular, de masa intermedia, que ha eludido la observación durante mucho tiempo.

"El hecho de que pudimos atrapar este agujero negro mientras devoraba una estrella ofrece una oportunidad extraordinaria para observar lo que de otro modo sería invisible", dijo Ann Zabludoff, profesora de astronomía de la Universidad de Arizona y coautora del artículo. "Al analizar el destello pudimos comprender mejor esta elusiva categoría de agujeros negros, que bien puede representar la mayoría de los que se encuentran en los centros de las galaxias".

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De acuerdo con la información dada a conocer por la universidad, se han visto docenas de eventos de disrupción de mareas en los centros de grandes galaxias que albergan agujeros negros supermasivos, y también se han observado algunos en los centros de pequeñas galaxias que podrían contener agujeros negros intermedios. Sin embargo, los datos anteriores nunca habían sido lo suficientemente detallados como para demostrar que una erupción de interrupción de las mareas individual fue impulsada por un agujero negro intermedio.

"Gracias a las observaciones astronómicas modernas, sabemos que los centros de casi todas las galaxias que son similares o más grandes en tamaño que nuestra Vía Láctea albergan agujeros negros supermasivos centrales", dijo el coautor del estudio Nicholas Stone, profesor titular de la Universidad Hebrea de Jerusalén. "Estos gigantes varían en tamaño entre 1 millón y 10 mil millones de veces la masa de nuestro Sol, y se convierten en poderosas fuentes de radiación electromagnética cuando cae demasiado gas interestelar en su vecindad".

La masa de estos agujeros negros se correlaciona estrechamente con la masa total de sus galaxias anfitrionas; las más grandes albergan los agujeros negros supermasivos más grandes.

"Todavía sabemos muy poco sobre la existencia de agujeros negros en los centros de galaxias más pequeñas que la Vía Láctea", dijo el coautor Peter Jonker de la Universidad Radboud y el Instituto de Investigación Espacial SRON, ambos en Holanda. "Debido a las limitaciones de la observación, es un desafío descubrir agujeros negros centrales mucho más pequeños que 1 millón de masas solares".

A pesar de su presunta abundancia, los orígenes de los agujeros negros supermasivos siguen siendo desconocidos, y muchas teorías diferentes compiten actualmente para explicarlos, según Jonker. Los agujeros negros de masa intermedia podrían ser las semillas a partir de las cuales crecen.

"Por lo tanto, si logramos un mejor manejo de cuántos agujeros negros intermedios auténticos hay, esto puede ayudar a determinar qué teorías de la formación de agujeros negros supermasivos son correctas", dijo.

Aún más emocionante, según Zabludoff, es la medición del giro de J2150 que el grupo pudo obtener y que tiene pistas sobre cómo crecen los agujeros negros y posiblemente sobre la física de partículas.

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Este agujero negro tiene un giro rápido, pero no el más rápido posible, explicó Zabludoff, planteando la pregunta de cómo termina el agujero negro con un giro en este rango.

"Es posible que el agujero negro se haya formado de esa manera y no haya cambiado mucho desde entonces, o que dos agujeros negros de masa intermedia se fusionaron recientemente para formar este", dijo. "Sabemos que el giro que medimos excluye escenarios en los que el agujero negro crece durante mucho tiempo por consumir gas de manera constante o por muchos bocadillos rápidos de gas que llegan de direcciones aleatorias".

Además, la medición del giro permite a los astrofísicos probar hipótesis sobre la naturaleza de la materia oscura, que se cree que constituye la mayor parte de la materia del universo y puede consistir en partículas elementales desconocidas que aún no se han visto en experimentos de laboratorio. Entre los candidatos se encuentran partículas hipotéticas conocidas como bosones ultraligeros, explicó Stone.

"Si esas partículas existen y tienen masas en un cierto rango, evitarán que un agujero negro de masa intermedia tenga un giro rápido", dijo. "Sin embargo, el de J2150 gira rápido. Por lo tanto, nuestra medición descarta una amplia clase de teorías de bosones ultraligeros, mostrando el valor de los agujeros negros como laboratorios extraterrestres para la física de partículas".

REDACCIÓN CIENCIA