febrero 1, 2023

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Un agujero negro destrozó una estrella en una galaxia muy, muy lejana

Fue un evento que no se había visto en más de una década: un repentino destello de energía salió disparado del centro de una galaxia distante, lo suficientemente brillante como para ser visible desde 8.500 millones de años luz de distancia. Con un estallido de luz equivalente a más de 1.000 billones de soles, el destello fue detectado por primera vez por la Instalación de Tránsito de Zwicky, un estudio de cielo nocturno de todo el cielo realizado desde el Observatorio Palomar en California.

«Este día de San Valentín, encontramos una fuente desconcertante. ¡Era simplemente extraño!», Igor Andreone, de la Universidad de Maryland, autor principal del libro. Una De dos Papeles sobre el evento, dijo el borde. «Y Strange es bueno en ciencias. Eso significa que es algo de lo que puedes aprender».

En cuestión de días, los astrónomos de todo el mundo apuntaron sus telescopios al destello, observándolo en rayos X, radio y otras longitudes de onda. Era inusualmente brillante y era similar a un estallido de rayos gamma, un tipo de destello brillante generalmente detectado por telescopios de rayos gamma o rayos X. Pero esto fue visto con un telescopio óptico.

El enorme brillo del destello llevó a los astrónomos a concluir que debe haber sido causado por la ruptura de una estrella. Una estrella se ha acercado demasiado a un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia y está siendo destrozada por las fuerzas gravitatorias. «Puede destrozar por completo la estrella. Literalmente, se tira y se estira hasta que ya no puede mantenerse unida. Esto se denomina evento de interrupción de las mareas, y los astrónomos han observado docenas de eventos de este tipo en los últimos años», explicó Andreone.

«Stranger es bueno en ciencia. Eso significa que es algo de lo que puedes aprender».

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Lo inusual de este evento en particular es que creó un flujo masivo de energía, ya que el material es expulsado de los polos del agujero negro a casi la velocidad de la luz. «No sabemos por qué, pero a veces se libera un chorro de material muy fuerte cuando se interrumpe una estrella», dijo Andreone. Se cree que este chorro es particularmente brillante porque apunta directamente a la Tierra, lo que hace que parezca más brillante y visible en una parte más amplia del espectro electromagnético.

Para detectar emocionantes eventos transitorios como estos, los astrónomos necesitan telescopios que estén escaneando constantemente la mayor parte del cielo posible y que detecten cualquier cambio repentino en el brillo, como la instalación transitoria de Zwicky. Pero se observan miles de cambios en el brillo cada noche, por lo que esta gran cantidad de datos debe refinarse para descubrir las cosas más interesantes. El grupo de Andreoni está analizando estos datos para encontrar eventos muy rápidos en la longitud de onda óptica.

Los cambios repentinos en el brillo probablemente sean causados ​​por una explosión de supernova o por la fusión de dos estrellas de neutrones. Se necesitan más observaciones para comprender el evento específico que desencadenó el parpadeo. La supernova, por ejemplo, brilla durante un período de semanas, lo cual es muy rápido según los estándares astronómicos. Pero este evento en particular brilló más rápido que eso, en unas pocas horas o días. Lo que le otorgaba una importancia inmediata y urgente.

El grupo informó sobre este destello a la comunidad internacional y alentó a los investigadores que trabajaron con telescopios que operan en otras longitudes de onda, como radio o rayos X, a monitorearlo también. En total, 21 telescopios aportaron datos sobre el evento. «Cuando todas las piezas del rompecabezas fueron obtenidas y ensambladas, salió esta imagen, que fue absolutamente increíble», dijo Andreoni. «No esperábamos encontrar una fuente tan rara, ciertamente no en la óptica».

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De las estrellas desgarradas por los agujeros negros, solo alrededor del 1 por ciento parece producir estos poderosos chorros, pero los investigadores aún no están seguros de por qué. Cuando una estrella se separa y su material es atraído hacia el agujero negro, la energía de ese material se convierte en luz. Se plantea la hipótesis de que los campos magnéticos y el giro del agujero negro podrían trabajar juntos para enviar material que cae de sus polos, como un tubo de pintura apretado en el medio para que la materia salga volando por ambos extremos.

«Estamos hablando de una masa de la Tierra que se separa, se retuerce y se libera a casi miles de veces la velocidad de la luz. Es una oportunidad realmente única para estudiar algo que sería imposible de reproducir en la Tierra», dijo Andreone.

Era la primera vez que se detectaba un chorro de este tipo en la porción de luz visible del espectro electromagnético, también conocida como longitud de onda óptica. Anteriormente, los chorros de alrededor de los agujeros negros se detectaban mediante la observación de rayos X, rayos gamma y ondas de radio.

Ambos les dicen a los astrónomos algo sobre el entorno alrededor de un agujero negro, que no es tan denso porque permite el paso de la luz óptica, y muestran que observar el alcance óptico podría ser una forma útil de detectar estos eventos extremos en el futuro.

«Estamos hablando de una masa de la Tierra que se separa, se enrolla y se libera a casi miles de veces la velocidad de la luz».

La necesidad de que los telescopios respondan rápidamente a tales eventos también crea un impulso para una mayor flexibilidad en el diseño y la planificación de los telescopios. Los telescopios como Hubble o James Webb son extremadamente populares, lo que significa que más investigadores están solicitando tiempo en el telescopio del que se puede acomodar. Por eso la observancia del tiempo se planifica meticulosamente con años de antelación y Hasta el último minuto del tiempo de observación Cuanto más se pueda. Pero también existe la necesidad de telescopios que puedan responder a eventos raros en cuestión de horas o incluso minutos.

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Es difícil cambiar la dirección de un telescopio espacial de manera segura y rápida, por lo que el Hubble y el Telescopio Espacial James Webb contribuyen a este tipo de búsqueda solo ocasionalmente. Pero los telescopios terrestres construidos recientemente, como el red maestra o el CRECIMIENTO-Telescopio de la Indiase especializan en escanear el cielo en busca de eventos de rayos gamma y tomar medidas inmediatas e independientes para monitorearlos.

Y siempre existe la opción de la intervención humana. Andreone dijo: «A veces, literalmente, tienes que llamar a la gente y decir: ‘Oye, ¿podrías apuntar el telescopio a esta o aquella coordenada?'». En otros casos, los investigadores envían solicitudes a través de sistemas en línea para realizar observaciones durante los momentos disponibles. Existe un interés creciente en ver cómo responden los telescopios a estos eventos breves, raros pero científicamente importantes.

Andreone dijo que tanto la colaboración internacional entre investigadores que trabajan con diferentes telescopios como la capacidad de esos telescopios para responder rápidamente son esenciales para lograr este avance en la observación del agujero negro. «Esto fue muy importante para este tipo de descubrimiento. Si no pudiéramos hacer eso con ningún telescopio, no nos habríamos dado cuenta de que estábamos sentados en un hallazgo tan grande».