Encontrado: Una estrella siendo desgarrada por un agujero negro

Washington, DC—El satélite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA ha observado por primera vez las secuelas de una estrella que fue violentamente desgarrada por un agujero negro supermasivo. El haber capturado en pleno desarrollo un evento tan poco común ayudará a los astrónomos a entender estos misteriosos fenómenos.

Las observaciones fueron publicadas en la revista científica The Astrophysical Journal y el estudio fue liderado por el astrónomo de la Institución Carnegie, Thomas Holoien. Holoien es uno de los miembros fundadores de la red internacional de telescopios que realizó el descubrimiento: All-Sky Automated Survey for Supernovas (ASAS-SN) de la Universidad del Estado de Ohio.

Los eventos de disrupción de marea, o TDE por sus siglas en inglés, ocurren cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo—objetos con una inmensa atracción gravitacional que se encuentran en el centro de la mayor parte de las grandes galaxias observadas. Las fuerzas del agujero negro superan a la gravedad de la estrella y la destruyen por completo. Parte del material escapa hacia el espacio, mientras que el resto cae hacia del agujero negro, formando un brillante disco de gas mientras es consumido.

Al observar la luz emitida en este proceso, la cual aumenta hasta un brillo máximo y luego disminuye, los astrónomos pueden comprender de mejor manera los procesos físicos que ocurren en el agujero negro y las fuerzas que impulsan estos fenómenos.

TESS realizó observaciones complementarias de este nuevo TDE, identificado como ASASSN-19bt, que mostraron su evolución con un nivel de detalle nunca antes visto. El campo de visión extremadamente amplio de TESS y su cobertura continua lo convierten en una excelente herramienta para detectar y monitorear TDEs.

"Tan solo un puñado de TDEs ha sido descubierto antes de alcanzar su brillo máximo y este fue encontrado tan solo unos días después de haber comenzado su aumento de brillo; además, gracias a que se encontraba en lo que se conoce como el "Área de Visión Continua" de TESS, tenemos observaciones del objeto cada 30 minutos durante varios meses—más de lo era posible antes para uno de estos objetos," dijo Holoien. "Esto convierte a ASASSN-19bt en un prototipo de TDEs."

Gracias a que el equipo comenzó rápidamente con las observaciones de seguimiento de ASASSN-19bt, con telescopios terrestres y espaciales, fueron capaces de obtener una visión bastante completa del TDE.

"Me encontraba observando en el Observatorio Las Campanas de la Institución Carnegie la noche del descubrimiento," agregó Holoein. "Por ese motivo, pude tomar espectros con los telescopios du Pont y Magallanes menos de un día después de que el evento fue visto por primera vez en Sudáfrica por parte de nuestra red ASAS-SN."

Los espectros de objetos o eventos celestes permiten separar la luz en las distintas longitudes de onda que la componen, como un prisma que forma un arcoiris cuando la luz del Sol pasa a través de él. En este caso, esto puede darnos información sobre la velocidad y composición química del material de la estrella destruida.

El equipo—que también incluyó a los astrónomos de Carnegie Decker French, Thomas Connor, Nidia Morrell, Andrew Newman y Gwen Rudie, así como también a la becaria de Carnegie-Princeton, Rachel Beaton—fue capaz de seguir la evolución del TDE comenzando 42 días antes del brillo máximo. Los datos que reportan en su artículo continúan por otros 37 días luego del máximo, pero también han continuado las observaciones en los meses subsiguientes.

"Antes se creía que todos los TDE se verían iguales, pero resultó ser que los astrónomos solo necesitaban la capacidad de observarlos con mayor detalle," afirmó Patrick Vallely de la Universidad del Estado de Ohio, segundo autor del artículo. "Proyectos recientes de escaneo del cielo similares a ASAS-SN han revelado nuevas características de los TDEs que nunca antes habíamos visto—aunque aun no tenemos la suficiente información para decir si estas variaciones son comunes. Aun tenemos tanto que aprender sobre cómo funcionan, por eso es tan importante capturar un TDE en una etapa tan temprana, y haber tenido observaciones tan precisas como las de TESS fue crucial.

ASASSN-19bt es muy inusual en diversos aspectos.

En primer lugar, su galaxia anfitriona es más joven y contiene más polvo que las observadas en otros TDEs. Segundo, sufrió un pequeño golpe de enfriamiento y desvanecimiento antes de que su temperatura se estabilizara y su luminosidad continuara aumentando hasta su máximo.

A pesar de todo, el aumento de brillo a medida que ASASSN-19bt se aproximaba a su máximo fue extremadamente suave y con muy pocas variaciones—algo que se desconocía sobre los TDEs antes de que los datos de TESS permitieran a los investigadores ver uno con tanto detalle. Esta información mejorará la habilidad de los astrónomos para identificar TDEs y diferenciarlos de otros eventos celestes con emisiones de luz mucho más dispersas.

"Tener tantos datos sobre ASASSN-19bt nos permitirá mejorar nuestra comprensión sobre la física involucrada cuando una estrella tiene la mala suerte de encontrarse con un agujero negro," dijo French.

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Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF), el PJV es apoyado por NSF, la Fundación Nacional Danesa para la Investigación, el Instituto Radcliffe para Estudios Avanzados en la Universidad de Harvard, una beca Hubble, una beca de la Fundación Simons, una beca IBM Einstein del Instituto de Estudios Avanzados, Princeton y la Fundación Packard.

Financiamiento para la misión TESS es proporcionado por la junta directiva de Misión Científica de la NASA.

ASAS-SN cuenta con el apoyo de la Fundación Gordon y Betty Moore, la NSF, la Fundación Astronómica Monte Cuba, el Centro de Cosmología y Física de Astropartículas ede la Universidad del Estado de Ohio, el Centro Sudamericano de Astronomía de la Academia China de Ciencias (CASSACA), la Fundación Villum y George Skestos.