Detectan el jet que emerge de un agujero negro supermasivo al devorar una estrella

A principios de 2022, el observatorio Zwicky Transient Facility detectó un extraordinario destello donde, la noche anterior, no brillaba nada. Con una intensidad equivalente a mil billones de soles, este fenómeno fue estudiado por distintos grupos científicos desde numerosos observatorios. Ahora, la revista Nature Astronomy publica un artículo en el que participa el Departamento de Física Teórica de la Universidad de Zaragoza y donde se presentan evidencias inequívocas del origen del destello: se trata de un chorro relativista producido por un agujero negro al devorar una estrella. 

 

La mayoría de las galaxias albergan en sus regiones centrales agujeros negros supermasivos, que contienen hasta miles de millones de veces la masa del Sol. Se trata de objetos con un campo gravitatorio tan intenso que ni la luz puede escapar, y muestran una estructura formada por un disco de gas y polvo -el disco de acrecimiento-, que absorbe el material de su entorno. "Gran parte del tiempo, sin embargo, los agujeros negros supermasivos no devoran nada –explica Miguel Torres, investigador científico del CSIC y colaborador en el Departamento de Física Teórica de la Universidad de Zaragoza. “Así, un fenómeno como este, que conocemos como eventos de disrupción por mareas, nos brinda una oportunidad única para estudiar la vecindad de estos poderosos objetos”. 

 

El escenario es relativamente bien conocido: las fuerzas de marea del agujero negro desgarran la estrella, cuyo material pasa a formar parte de su disco y termina siendo engullida por él. “Sin embargo, en algunos casos extremadamente raros, el agujero negro expulsa chorros de materia que viajan casi a la velocidad de la luz después de destruir una estrella –señala Torres. Los datos apuntan a que estos chorros se producen solo en el 1% de los casos, y eso fue precisamente lo que observamos”.

 

De hecho, el destello luminoso del evento, denominado AT2022cmc, se encuentra entre los más brillantes jamás observados. La fuente es también la más lejana detectada, a unos 8.500 millones de años luz de distancia, más de la mitad del universo. Parece hallarse en el centro de una galaxia que aún no es visible porque la luz de AT2022cmc la eclipsó, pero cuando el episodio finalice podría ser fotografiada por los telescopios espaciales Hubble o James Webb. 

 

¿Cómo un evento tan lejano se observa tan brillante desde tierra? El equipo de investigadores concluye que el chorro del agujero negro podría estar apuntando directamente hacia la Tierra, lo que hace que la señal parezca más brillante que si el chorro apuntara en cualquier otra dirección. El efecto, denominado "refuerzo Doppler", es similar al sonido amplificado de la sirena de una ambulancia que pasa por delante de nosotros.

 

Sin embargo, aún se desconoce por qué algunos eventos de disrupción por mareas producen chorros y otros no. “Nuestro trabajo apunta a que, probablemente, la diferencia radique en cómo rota el agujero negro supermasivo, y que una velocidad de rotación alta sea un ingrediente necesario para el lanzamiento de los chorros, una idea que nos acerca a la comprensión de la física de los agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias situadas a miles de años luz de distancia”, concluye Torres.

 

D. R. Pasham, et al. “The birth of a relativistic jet following the disruption of a star by a cosmological black hole”. Nature Astronomy, Nov. 2022. (http://www.nature.com/articles/s41550-022-01820-x)

 

 

  

 

Recreación artística. La estrella se acerca demasiado. La mitad de la estrella es expulsada del sistema, y la otra mitad es arrastrada hacia el agujero negro, que responde eyectando ese material en forma de chorro. Créditos: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF.