Concepto
artístico de un evento de disrupción mareal (TDE) que ocurre cuando una estrella pasa fatalmente
cerca de un agujero negro supermasivo, que reacciona lanzando un jet
relativista. Crédito: Sophia Dagnello, NRAO / AUI / NSF
Por primera vez, los astrónomos han fotografiado
directamente la formación y la expansión de un chorro de material en movimiento
rápido que es expulsado cuando la poderosa gravedad de un agujero negro
supermasivo desgarró una estrella que pasó demasiado cerca del masivo monstruo.
Los científicos rastrearon el
evento con telescopios infrarrojos y de radio, incluido Very Long Baseline
Array (VLBA) y el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, en un par de galaxias
colisionantes llamadas Arp 299 (*).
Las galaxias están a casi 150 millones de años luz de
la Tierra. En el centro de una de las galaxias, un agujero negro 20
millones de veces más masivo que el Sol destrozó una estrella de más del doble
de la masa del Sol, desencadenando una cadena de eventos que revelaron detalles
importantes del encuentro violento.
Los investigadores también usaron observaciones de Arp
299 hechas por el telescopio espacial Hubble de la NASA antes y después de la
aparición de la erupción.
Solo se ha detectado un pequeño
número de muertes estelares, llamadas eventos de interrupción de mareas o TDE.
Los teóricos han sugerido que el material extraído de
la estrella condenada forma un disco giratorio alrededor del agujero negro,
emitiendo intensos rayos X y luz visible, y también lanza chorros de material
hacia afuera desde los polos del disco a casi la velocidad de la luz.
"Nunca antes hemos podido
observar directamente la formación y la evolución de un jet de uno de estos
eventos", dijo Miguel Pérez-Torres, del
Instituto de Astrofísica de Andalucía en Granada, España, y autor en un
documento que describe el hallazgo.
Descubrimiento de un jet
Imagen artística de la
galaxia Arp299B, que está en proceso de fusión con Arp299A (la galaxia a la
izquierda), capturada por el telescopio espacial Hubble de la NASA. El
recuadro muestra un evento de interrupción de las mareas (TDE), que ocurre
cuando una estrella pasa fatalmente cerca de un agujero negro supermasivo. Recientemente
se observó un TDE cerca del centro de Arp299B. Crédito: Sophia Dagnello,
NRAO / AUI / NSF; NASA, STScI
La primera indicación vino el 30
de enero de 2005, cuando los astrónomos que usaban el Telescopio William
Herschel en las Islas Canarias descubrieron una brillante ráfaga de emisión
infrarroja proveniente del núcleo de una de las galaxias colisionantes en Arp
299.
El 17 de julio de 2005, el VLBA reveló una nueva
fuente distinta de emisión de radio desde el mismo lugar.
"Con el paso del tiempo, el
nuevo objeto permaneció brillante en las longitudes de onda infrarroja y de
radio, pero no en la luz visible y los rayos X", dijo Seppo Mattila, de la Universidad de Turku en Finlandia,
otro autor del nuevo documento. "La
explicación más probable es que el grueso gas interestelar y el polvo cerca del
centro de la galaxia absorbieron los rayos X y la luz visible, y luego lo
re-irradiaron como infrarrojo". Los investigadores utilizaron el
Telescopio óptico nórdico en las Islas Canarias y el Spitzer de la NASA para
seguir la emisión infrarroja del objeto.
Las observaciones continuas con
el VLBA, la red europea VLBI (EVN) y otros radiotelescopios, llevados a cabo
durante casi una década, mostraron la fuente de emisión de radio en una
dirección, tal como se esperaba para un avión. La expansión medida indicó
que el material en el chorro se movía a un promedio de un cuarto de la
velocidad de la luz. Las ondas de radio no son absorbidas por el polvo,
sino que pasan a través de él.
Estas observaciones utilizaron múltiples
antenas de radiotelescopio, separadas por miles de millas, para obtener el
poder de resolución, o la capacidad de ver detalles finos, necesarios para
detectar la expansión de un objeto tan distante.
Apetito monstruo
La mayoría de las galaxias tienen
agujeros negros supermasivos, que contienen de millones a miles de millones de
veces la masa del Sol, en sus núcleos.
En un agujero negro, la masa está tan concentrada que
su atracción gravitacional es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Cuando
esos agujeros negros supermasivos atraen activamente material de su entorno,
ese material forma un disco giratorio alrededor del agujero negro y se lanzan
hacia fuera chorros súper rápidos de partículas. Este es el fenómeno visto
en las radios galaxias y los cuásares.
"Gran parte del tiempo, sin embargo, los agujeros
negros supermasivos no devoran nada activamente, por lo que están en un estado
tranquilo", explicó Pérez-Torres. "Los eventos de interrupción de las
mareas pueden brindarnos una oportunidad única para avanzar en nuestra
comprensión de la formación y evolución de los jets en las proximidades de
estos poderosos objetos".
"Debido al polvo que absorbió cualquier luz
visible, este evento particular de interrupción de las mareas puede ser solo la
punta del iceberg de lo que hasta ahora ha sido una población oculta", dijo Mattila. "Al
buscar estos eventos con infrarrojos y radiotelescopios, podremos descubrir
muchos más y aprender de ellos".
Tales eventos pueden haber sido más comunes en el
universo distante, por lo que estudiarlos puede ayudar a los científicos a
comprender el entorno en el que se desarrollaron las galaxias hace miles de
millones de años.
El descubrimiento, dijeron los
científicos, fue una sorpresa.
La explosión infrarroja inicial se descubrió como
parte de un proyecto que buscaba detectar explosiones de supernovas en dichos
pares de galaxias en colisión.
Arp 299 ha visto numerosas explosiones estelares, y ha
sido llamada una "fábrica de
supernovas". Este nuevo objeto originalmente se consideró una
explosión de supernova.
Solo en 2011, seis años después del descubrimiento, la
parte emisora de radio comenzó a mostrar
un alargamiento.
La supervisión posterior mostró que la expansión
crecía, lo que confirma que lo que los científicos están viendo es un jet, no
una supernova.
Mattila y Pérez-Torres dirigieron
un equipo de 36 científicos de 26 instituciones de todo el mundo en las
observaciones de Arp 299. Publicaron sus hallazgos en la edición del 14 de
junio de la Revista Science.
El
Observatorio Long Baseline es una instalación de la National Science
Foundation, operada bajo acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.
El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California,
administra la misión del Telescopio Espacial Spitzer para la Dirección de
Misión Científica de la NASA en Washington. Las operaciones científicas se
llevan a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en Caltech en Pasadena. Las
operaciones de la nave espacial se basan en Lockheed Martin Space Systems
Company, Littleton, Colorado. Los datos se archivan en el Infrared Science
Archive ubicado en IPAC en Caltech. Caltech maneja el JPL para la NASA.
El
Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la
NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea).
El
Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el
telescopio.
El
Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore lleva a cabo
operaciones científicas del Hubble.
El STScI
es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la
Investigación en Astronomía, Inc., en Washington.
Fuente: JPL – Jet Propulsion Laboratory (NASA) / 15. junio.2018
Más
información sobre el Telescopio Espacial Hubble de la NASA:
Más información
sobre el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA:
(*) Glosario
Arp 299 es un grupo de galaxias aproximadamente
a 134 millones de años luz en la Constelación
de la Osa Mayor.
IC 694 es la Galaxia principal, mientras que NGC 3690 es la
galaxia secundaria. Ambas son galaxias irregulares barradas.
Fuente: Wikipedia
Traducción libre de Soca
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