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Observan agujero negro lejano devorando estrella

A comienzos de este año, el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO) fue alertado después de que un telescopio de rastreo detectara una fuente inusual en luz visible. El VLT, junto con otros telescopios, fue rápidamente redirigido hacia la fuente: que resultó ser un agujero negro supermasivo de una galaxia distante que había engullido una estrella, expulsando las sobras en forma de chorro.

(30 Nov, 2022 - ESO/CA) El VLT determinó que era el evento de este tipo más lejano jamás observado. Debido a que el chorro apunta casi hacia nosotros, también es la primera vez que se observa en luz visible, proporcionando una nueva forma de detectar estos eventos extremos.

Imagen: Ilustración de cómo el material de una estrella cae hacia el agujero negro situado en el centro de una galaxia distante, produciendo chorros de materia y radiación. Debido a que los chorros apuntan casi hacia nosotros, el evento, llamado AT2022cmc, pudo descubrirse desde la Tierra con un telescopio óptico por primera vez. Crédito: ESO/M.Kornmesser (Haga click en la imagen para agrandar).

Las estrellas que se encuentran demasiado cerca de un agujero negro masivo son destrozadas por las increíbles fuerzas de marea del agujero negro en lo que se conoce como un "evento de disrupción de mareas" (TDE - Tidal Disruption Event). Aproximadamente el 1% de estos eventos hacen que chorros de plasma y radiación sean expulsados por los polos del agujero negro giratorio. En 1971, el pionero de los agujeros negros, John Wheeler [1], introdujo el concepto de TDE con chorro como "un tubo de pasta de dientes que se aprieta con fuerza desde la zona media" haciendo que el sistema "expulse materia por ambos extremos".

"Solo hemos visto un puñado de estos TDE con chorros y siguen siendo eventos muy exóticos y poco conocidos", afirma Nial Tanvir, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, quien dirigió las observaciones con el VLT para determinar la distancia del objeto. Por lo tanto, la comunidad astronómica busca constantemente estos eventos extremos para comprender cómo se crean los chorros y por qué una fracción tan pequeña de TDE los produce.

Como parte de esta búsqueda, varios telescopios, incluido el Zwicky Transient Facility (ZTF), en los Estados Unidos, estudian de manera continua el cielo en busca de signos de eventos extremos de corta duración, que luego podrían ser estudiados con mayor profundidad de detalle con otros telescopios, como el VLT de ESO, en Chile.

"Desarrollamos una pipeline (un código de canalización de datos) de código abierto para almacenar y extraer información importante del sondeo de ZTF y para que, a su vez, nos alertara en tiempo real ante la presencia de eventos atípicos", explica Igor Andreoni, astrónomo de la Universidad de Maryland en los Estados Unidos que codirigió el artículo publicado hoy en Nature junto con Michael Coughlin, de la Universidad de Minnesota.

En febrero de este año, el ZTF detectó una nueva fuente de luz visible. El evento, llamado AT2022cmc, similar a un estallido de rayos gamma, la fuente de energía más potente del Universo. La perspectiva de presenciar este raro fenómeno llevó al equipo a activar la alarma para que varios telescopios de todo el mundo se redirigieran hacia la misteriosa fuente para obervarlo con más detalle. Esto incluyó el VLT de ESO, que rápidamente observó este nuevo evento con el instrumento X-shooter. Los datos del VLT ubicaron la fuente a una distancia sin precedentes para estos eventos: la luz producida por AT2022cmc comenzó su viaje cuando el universo tenía aproximadamente un tercio de su edad actual, unos 4 mil millones de años. (Redshift z = 1.19325).

Un total de 21 telescopios de todo el mundo recopilaron una amplia variedad de rangos de luz, desde rayos gamma de alta energía hasta ondas de radio. El equipo comparó estos datos con diferentes tipos de eventos conocidos, desde estrellas colapsadas hasta kilonovas. Pero el único escenario que coincidía con los datos era un raro TDE con chorro apuntando hacia nosotros. Giorgos Leloudas, astrónomo de DTU Space, en Dinamarca, y coautor de este estudio, explica que "el hecho de que el chorro relativista apunte hacia nosotros, hace que el evento sea mucho más brillante de lo que parecería de otra manera, y también lo hace visible en un espectro más amplio del espectro electromagnético.".

Las medidas sobre la distancia tomadas por el VLT revelaron que AT2022cmc es el TDE más distante que se haya descubierto, pero este no es el único aspecto récord de este objeto. "Hasta ahora, el pequeño número de TDE con chorro que se conocen se había detectado, inicialmente, utilizando telescopios de rayos gamma y rayos X de alta energía, pero este fue el primer descubrimiento de un evento de este tipo emitiendo además en óptico", declara Daniel Perley, astrónomo de la Universidad John Moores de Liverpool, en el Reino Unido, y coautor del estudio. Esto demuestra una nueva forma de detectar TDEs con chorro, permitiendo un estudio más profundo de estos eventos raros y de los ambientes extremos que rodean a los agujeros negros.

Ubicación:
AR a = 13h34m43s
Dec. d = +33?13'00'

Notas:
[1] A John Archibald Wheeler también se le atribuye el haber acuñado el término "agujero negro" en un discurso dirigido a la NASA en 1967.

Información adicional:
Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “A very luminous jet from the disruption of a star by a massive black hole”, que aparece in la revista Nature (doi: 10.1038/s41586-022-05465-8).


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