Documentan la 'espiral de muerte' de un sol en un agujero negro

Ahora, un equipo de científicos que utilizan observaciones del satélite Swift de la NASA han trazado cómo y dónde se produjeron las diferentes emisiones --en luz óptica, ultravioleta y de rayos X-- del evento, llamado ASASSN-14li, cuando los escombros de la estrella destrozada rodearon el agujero negro.

"Descubrimos los cambios de brillo en los rayos X que ocurrieron alrededor de un mes después de que se observaron cambios similares en la luz visible y UV", dijo Dheeraj Pasham, astrofísico del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e investigador principal del estudio. "Creemos que esto significa que la emisión óptica y UV surgió lejos del agujero negro, donde las corrientes elípticas de materia en órbita se estrellaron entre sí".

Los astrónomos creen que ASASSN-14li fue producida cuando una estrella parecida al sol que vagó demasiado cerca de un agujero negro de 3 millones de masas solares, similar al que está en el centro de nuestra propia galaxia. Para la comparación, el horizonte de eventos de un agujero negro como este es aproximadamente 13 veces mayor que el sol, y el disco de acreción formado por la estrella interrumpida podría extenderse a más de dos veces la distancia de la Tierra desde el sol.

Cuando una estrella pasa demasiado cerca de un agujero negro con 10.000 o más veces la masa del sol, las fuerzas de la marea superan la propia gravedad de la estrella, convirtiendo a la estrella en una corriente de escombros. Los astrónomos llaman a esto un evento de interrupción de marea.

La materia que cae hacia un agujero negro se acumula en un disco de acreción giratorio, donde se comprime y se calienta antes de derramarse finalmente sobre el horizonte de eventos del agujero negro, el punto más allá del cual nada puede escapar y los astrónomos no pueden observar. Las llamaradas de interrupción de las mareas llevan información importante sobre cómo estos desechos inicialmente se asientan en un disco de acreción.

Los astrónomos saben que la emisión de rayos X en estas llamaradas se produce muy cerca del agujero negro. Pero la ubicación de la luz óptica y UV no era clara, incluso desconcertante. En algunos de los acontecimientos mejor estudiados, esta emisión parece estar situada mucho más lejos que donde las mareas del agujero negro podrían romper la estrella. Además, el gas que emitía la luz parecía permanecer a temperaturas constantes durante mucho más tiempo de lo esperado.

ASASSN-14li fue descubierto el 22 de noviembre de 2014, en imágenes obtenidas por el All Sky Automated Survey para SuperNovae (ASASSN), que incluye telescopios robóticos en Hawai y Chile. Las observaciones de seguimiento con los telescopios de rayos X y ultravioleta/ópticos de Swift empezaron ocho días después y continuaron cada pocos días durante los nueve meses siguientes. Los investigadores complementaron las observaciones posteriores de Swift con datos ópticos del Observatorio de Las Cumbres con sede en Goleta, California.

En un artículo que describe los resultados publicados el 15 de marzo en The Astrophysical Journal Letters, Pasham y sus colegas muestran cómo las interacciones entre los desechos que caen al agujero negro podrían crear la emisión óptica y UV observada.

Los escombros de las mareas caen inicialmente hacia el agujero negro pero retroceden a lo largo de órbitas elípticas y finalmente colisionando con la corriente entrante.

"Los grupos devueltos de escombros golpean la corriente entrante, que da lugar a las ondas de choque que emiten la luz visible y ultravioleta," dijo Bradley Cenko, investigador principal de Swift en el centro Goddard y miembro del equipo científico. "A medida que caen hacia el agujero negro, también modulan la emisión de rayos X allí".

Futuras observaciones de otros eventos de interrupción de marea serán necesarias para aclarar más el origen de la luz óptica y ultravioleta.