Agujero negro capturado en mitad de un homicidio estelar

Astrónomos han captado la prueba más directa hasta el momento de un agujero negro supermasivo destruyendo una estrella que pasó demasiado cerca. El Galaxy Evolution Explorer de la NASA, un observatorio espacial, y el telescopio Pan-STARRS1 en la cima de Haleakala en Hawái estuvieron entre los primeros en ayudar a identificar los restos estelares.

Los agujeros negros supermasivos, con masas de millones a miles de millones de veces la del Sol, merodean por el centro de la mayor parte de galaxias. Estos pesados monstruos permanecen tranquilos hasta que una inesperada víctima, tal como una estrella, pasa demasiado cerca y es desmembrada por los potentes tirones gravitatorios.

Los astrónomos habían observado anteriormente estos homicidios estelares, pero esta es la primera vez que han identificado a la víctima. Usando varios telescopios terrestres y espaciales, un equipo de astrónomos liderados por Suvi Gezaride la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, identificaron la víctima como una estrella rica en gas de helio. La estrella reside en una galaxia a 2700 millones de años luz de distancia. Los resultados del equipo aparecen en la edición en línea de la revista Nature.

"Cuando la estrella es destrozada por las fuerzas gravitatorias del agujero negro, parte de los restos estelares caen al mismo, mientras que el resto es eyectado a alta velocidad", comenta Gezari. "Estamos viendo el brillo del gas estelar que cae en el agujero negro. También somos testigo de la firma espectral del gas expulsado, el cual encontramos que es en gran parte helio. Es como si estuviésemos recopilando pruebas de la escena de un crimen. Debido a que hay muy poco hidrógeno y mayormente el gas es helio, detectamos a partir de los restos que la destrozada estrella tenía que ser el núcleo rico en helio de una estrella despojada de sus capas exteriores".

Esta observación arroja pistas sobre el hostil entorno alrededor de los agujeros negros y el tipo de estrellas que los orbitan. No es la primera vez que una infortunada estrella tiene un encuentro con un colosal agujero negro.

El equipo cree que la envoltura de hidrógeno que rodea el núcleo de la estrella desapareció hace mucho tiempo aspirada por el mismo agujero negro. La estrella puede haber estado cerca del final de su vida. Tras consumir la mayor parte de su combustible de hidrógeno, probablemente habría aumentado de tamaño, convirtiéndose en una gigante roja. Los astrónomos creen que la estrella hinchada giraba alrededor del agujero negro en una órbita elíptica, similar a la alargada órbita de un cometa alrededor del Sol. En una de estas aproximaciones cercanas, la estrella se vio despojada de su atmósfera por la potente gravedad del agujero negro. Los restos estelares continuaron su viaje alrededor del centro, hasta que se aventuraron aún más cerca del agujero negro para afrontar su destino final.

Los astrónomos predicen estrellas despojadas de su envoltura orbitando el agujero negro central de nuestra Vía Láctea. Estos encuentros cercanos son raros, teniendo lugar aproximadamente cada 100 000 años. Para encontrar estos eventos, el equipo de Gezar monitorizó cientos de miles de galaxias en luz ultravioleta con el Galaxy Evolution Explorer, y en luz visible con Pan-STARRS1. Pan-STARRS, abreviatura de Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Telescopio de Estudio Panorámico y Sistema de Respuesta Rápida), barre todo el cielo nocturno buscando todo tipo de fenómenos transitorios, incluyendo supernovas.

El equipo estaba buscando un brillante destello en luz ultravioleta procedente del núcleo de una galaxia con un agujero negro anteriormente dormido. Ambos telescopios observaron uno en junio de 2010. Los astrónomos siguieron monitorizando la llamarada conforme alcanzaba su pico de brillo un mes más tarde y se apagaba lentamente durante los siguientes 12 meses. El brillante evento fue similar a la explosiva energía liberada por una supernova, pero el aumento del pico fue mucho más lento, necesitando casi un mes y medio.

"Cuanto más duraba un evento, más nos emocionaba, debido a que nos dimos cuenta de que esto era una supernova muy inusual o un evento de un tipo completamente distinto, tal como una estrella destrozada por un agujero negro", dice el miembro del equipo Armin Rest del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore.

Midiendo el incremento de brillo, los astrónomos calcularon la masa del agujero negro, que resultó ser de varios millones de veces la del Sol, lo cual es comparable al tamaño del agujero negro de la Vía Láctea.

Las observaciones espectroscópicas con el Multiple Meter Telescope Observatory en el Monte Hopkins en Arizona demostraron que el agujero negro estaba tragando grandes cantidades de helio. La espectroscopia divide la luz en los colores del arco iris, lo cual ofrece las características del objeto, tales como su temperatura y composición gaseosa.

Para descartar por completo la posibilidad de un núcleo activo que estallase en la galaxia, el equipo usó el Observatorio Chandra de Rayos-X para estudiar el gas caliente. Chandra demostró que las características del gas no encajan con las de un núcleo galáctico activo.

Autor: Whitney Clavin en JPL. Fecha Original: 2 de mayo de 2012.