¿Sobrevivirá esta estrella a otra ronda con un agujero negro?

Un equipo de astrónomos ha observado una estrella en una galaxia distante interactuando repetidamente con una supermasiva un agujero negro.

Inicialmente se pensó que había sido destruida en 2018, pero la estrella sobrevivió y desde entonces ha realizado acercamientos periódicos, lo que provocó que el agujero negro consumiera material adicional. Este estudio en curso proporciona información sobre la dinámica de los agujeros negros y su capacidad para perturbar y absorber objetos celestes cercanos.

Cena en agujeros negros: predicciones de comidas celestiales

Los astrónomos han predicho correctamente cuándo un agujero negro gigante terminó su última comida y predicen cuándo ocurrirá su próxima merienda.

Utilizando nuevos datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y del Observatorio Swift Neil Gehrels, así como del XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea), un equipo de investigadores ha logrado importantes avances en la comprensión de cómo (y meta) este agujero negro supermasivo consume material.

Este resultado se basa en estudios de un agujero negro supermasivo (con una masa aproximadamente 50 millones de veces mayor que la del Sol) en el centro de una galaxia ubicada a unos 860 millones de años luz de la Tierra.

Sobreviviente estelar inusual: una fiesta de agujeros negros que se repite

En 2018, el estudio óptico automatizado All Sky para SuperNovae señaló que este sistema se ha vuelto mucho más brillante. Después de observarlo con NASANICER (Explorador de composición interior de estrellas de neutrones) y Chandra, y XMM-Newton, los investigadores determinaron que el aumento en el brillo provino de un «evento de perturbación de marea», lo que indica que una estrella fue completamente destrozada y parcialmente tragada después de volar demasiado cerca. . a un agujero negro. Llamaron al evento de alteración de las mareas AT2018fyk.

Cuando el material de la estrella destruida se acercó al agujero negro, se calentó y produjo rayos X y luz ultravioleta (UV). Estas señales luego se desvanecieron, lo que sugiere que no quedaba nada de la estrella para que el agujero negro lo digiera.

Danza cósmica de una estrella con un agujero negro

Sin embargo, unos dos años después, los rayos X y la luz ultravioleta de la galaxia volvieron a ser mucho más brillantes. Según los astrónomos, la explicación más plausible era que la estrella probablemente sobrevivió a la captura gravitacional inicial del agujero negro y luego entró en una órbita muy elíptica con el agujero negro. Durante su segundo acercamiento al agujero negro, se atrajo más material, produciendo más rayos X y luz ultravioleta.

Estos resultados fueron publicados en un artículo de 2023 en el Cartas de revistas astrofísicas dirigida por Thomas Wevers de Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore.

Próximas vacaciones: pronóstico de la actividad de los agujeros negros

«Inicialmente pensamos que se trataba de un caso común de un agujero negro que destrozaba por completo una estrella», dijo Wevers. «Pero en cambio, la estrella parece vivir para morir otro día».

Basándose en lo que habían aprendido sobre la estrella y su órbita, Wevers y su equipo predijeron que la segunda comida del agujero negro terminaría en agosto de 2023 y solicitaron tiempo de observación de Chandra para comprobarlo.

«La señal reveladora del fin de esta merienda estelar sería una caída repentina de los rayos X y esto es exactamente lo que vemos en nuestras observaciones de Chandra el 14 de agosto de 2023», dijo Dheeraj Pasham del Instituto de Tecnología de Massachusetts, líder de un nuevo artículo sobre estos resultados. «Nuestros datos muestran que en agosto del año pasado, el agujero negro esencialmente se limpiaba la boca y se alejaba de la mesa».

Los nuevos datos obtenidos por Chandra y Swift después de que se completó el artículo de 2023 brindan a los investigadores una estimación aún mejor de cuánto tiempo le toma a la estrella completar una órbita y los tiempos futuros de alimentación del agujero negro. Determinan que la estrella se acerca más al agujero negro aproximadamente una vez cada tres años y medio.

«Creemos que la tercera comida cerca del agujero negro, si queda algo de la estrella, comenzará entre mayo y agosto de 2025 y durará casi dos años», dijo Eric Coughlin, coautor del artículo. Universidad de Syracuse en Nueva York. «Esto probablemente será más un refrigerio que una comida completa porque la segunda comida fue más pequeña que la primera y la estrella se está reduciendo».

Los autores creen que la estrella condenada originalmente tenía otra estrella como compañera cuando se acercaba al agujero negro. Sin embargo, cuando el par de estrellas se acercó demasiado al agujero negro, la gravedad del agujero negro separó las dos estrellas. Uno entró en órbita con el agujero negro y el otro fue lanzado al espacio a gran velocidad.

«La estrella condenada se vio obligada a realizar un cambio drástico en sus compañeras: de otra estrella a un agujero negro gigante», dijo el coautor Muryel Guolo de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore. «Su compañero estelar escapó, pero él no escapó».

El equipo planea seguir AT2018fyk el mayor tiempo posible para estudiar el comportamiento de un sistema tan exótico.

Para obtener más información sobre este descubrimiento, consulte Mecanismo de relojería cósmico decodificado en patrones de alimentación de agujeros negros.

Referencia: «Un posible segundo cierre de AT2018fyk: una efeméride orbital actualizada de la estrella superviviente bajo el paradigma del evento de interrupción parcial de marea repetida» por Dheeraj Pasham, ER Coughlin, M. Guolo, T. Wevers, CJ Nixon, Jason T. Hinkle y A. Bandopadhyay, 14 de agosto de 2024, Las cartas del diario astrofísico.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad57b3

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA gestiona el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla la ciencia desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.