Los restos de una estrella que sufrió una muerte trágica, atrapada por un agujero negro supermasivo, han permitido revelar la velocidad de rotación de este depredador cósmico.
Los agujeros negros supermasivos nacen de las fusiones sucesivas de agujeros negros más pequeños, cada uno aportando su impulso angular que acelera la rotación del agujero negro resultante. Medir la rotación de los agujeros negros supermasivos ofrece pistas sobre su historia. Investigaciones recientes proponen un nuevo método para deducir esta rotación basada en el efecto de los agujeros negros sobre el espacio-tiempo.
La estrella en cuestión fue destrozada por un agujero negro supermasivo durante un evento de disrupción por efecto de marea (TDE por Tidal Disruption Event). Estos eventos ocurren cuando una estrella se acerca demasiado a la influencia gravitacional de un agujero negro. Las fuerzas de marea generadas aplastan la estrella horizontalmente y la estiran verticalmente, un proceso llamado "espaguetización" que transforma la estrella en una banda de materia estelar.
Parte de esta materia es expulsada mientras que la otra forma un disco de acreción alrededor del agujero negro. Este disco se calienta debido a las fuerzas de fricción, emitiendo una luz intensa, y alimenta progresivamente el agujero negro.
Cuando los agujeros negros supermasivos giran, arrastran con ellos el espacio-tiempo circundante. Este efecto, llamado "arrastre del marco de referencia" o efecto Lense-Thirring, provoca una "oscilación" temporal en el disco de acreción recién formado alrededor del agujero negro. Un equipo de investigadores ha descubierto que esta oscilación puede servir para medir la velocidad de rotación del agujero negro central.
Para estudiar los TDE y el efecto de arrastre del marco de referencia, el equipo buscó durante cinco años ejemplos brillantes y cercanos de estrellas desgarradas por agujeros negros. En febrero de 2020, detectaron AT2020ocn, un destello luminoso proveniente de una galaxia ubicada a aproximadamente mil millones de años luz. AT2020ocn fue detectado por el Zwicky Transient Facility en luz óptica, revelando un TDE que involucraba un agujero negro supermasivo con una masa entre 1 y 10 millones de veces la del Sol.
La emisión de rayos X proveniente del disco de acreción en precesión, u "oscilando", fue detectada gracias al telescopio NICER de la NASA, ubicado en la Estación Espacial Internacional (ISS). NICER permitió monitorear el evento durante varios meses, revelando que la luminosidad y la temperatura de los rayos X modulaban en un período de 15 días. Después de tres meses, estas oscilaciones cesaron, alineando el disco con el agujero negro bajo el efecto de la gravedad.
La investigación también reveló una sorpresa: el agujero negro no giraba tan rápido como se esperaba, menos del 25 % de la velocidad de la luz. Según Pasham, el Observatorio Vera C. Rubin, en construcción en Chile, podría detectar miles de TDE durante la próxima década, ofreciendo así oportunidades para medir la precesión Lense-Thirring y comprender la evolución de los agujeros negros supermasivos.
El estudio del equipo fue publicado en la revista Nature el 22 de mayo.
Los agujeros negros supermasivos nacen de las fusiones sucesivas de agujeros negros más pequeños, cada uno aportando su impulso angular que acelera la rotación del agujero negro resultante. Medir la rotación de los agujeros negros supermasivos ofrece pistas sobre su historia. Investigaciones recientes proponen un nuevo método para deducir esta rotación basada en el efecto de los agujeros negros sobre el espacio-tiempo.
La estrella en cuestión fue destrozada por un agujero negro supermasivo durante un evento de disrupción por efecto de marea (TDE por Tidal Disruption Event). Estos eventos ocurren cuando una estrella se acerca demasiado a la influencia gravitacional de un agujero negro. Las fuerzas de marea generadas aplastan la estrella horizontalmente y la estiran verticalmente, un proceso llamado "espaguetización" que transforma la estrella en una banda de materia estelar.
Parte de esta materia es expulsada mientras que la otra forma un disco de acreción alrededor del agujero negro. Este disco se calienta debido a las fuerzas de fricción, emitiendo una luz intensa, y alimenta progresivamente el agujero negro.
Cuando los agujeros negros supermasivos giran, arrastran con ellos el espacio-tiempo circundante. Este efecto, llamado "arrastre del marco de referencia" o efecto Lense-Thirring, provoca una "oscilación" temporal en el disco de acreción recién formado alrededor del agujero negro. Un equipo de investigadores ha descubierto que esta oscilación puede servir para medir la velocidad de rotación del agujero negro central.
Para estudiar los TDE y el efecto de arrastre del marco de referencia, el equipo buscó durante cinco años ejemplos brillantes y cercanos de estrellas desgarradas por agujeros negros. En febrero de 2020, detectaron AT2020ocn, un destello luminoso proveniente de una galaxia ubicada a aproximadamente mil millones de años luz. AT2020ocn fue detectado por el Zwicky Transient Facility en luz óptica, revelando un TDE que involucraba un agujero negro supermasivo con una masa entre 1 y 10 millones de veces la del Sol.
La emisión de rayos X proveniente del disco de acreción en precesión, u "oscilando", fue detectada gracias al telescopio NICER de la NASA, ubicado en la Estación Espacial Internacional (ISS). NICER permitió monitorear el evento durante varios meses, revelando que la luminosidad y la temperatura de los rayos X modulaban en un período de 15 días. Después de tres meses, estas oscilaciones cesaron, alineando el disco con el agujero negro bajo el efecto de la gravedad.
La investigación también reveló una sorpresa: el agujero negro no giraba tan rápido como se esperaba, menos del 25 % de la velocidad de la luz. Según Pasham, el Observatorio Vera C. Rubin, en construcción en Chile, podría detectar miles de TDE durante la próxima década, ofreciendo así oportunidades para medir la precesión Lense-Thirring y comprender la evolución de los agujeros negros supermasivos.
El estudio del equipo fue publicado en la revista Nature el 22 de mayo.
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