Registran como un agujero negro devora una estrella

Según investigadores de la Universidad de Arizona en EE. UU., Algo que los niños pequeños y los agujeros negros tienen en común es que ambos comen de forma desordenada, dejando una amplia evidencia de rastros de comida.

Pero mientras uno puede dejar salpicaduras de pasta o yogur, el otro crea una secuela de proporciones alucinantes. Cuando un agujero negro devora una estrella, produce lo que los astrónomos llaman un «evento de interrupción de las mareas». La destrucción de la estrella va acompañada de un estallido de radiación que puede eclipsar la luz combinada de cada estrella en la galaxia anfitriona del agujero negro durante meses e incluso años.

En un artículo publicado en The Astrophysical Journal, un equipo de astrónomos dirigido por Sixiang Wen, investigador asociado postdoctoral en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, utilizó los rayos X emitidos por un evento de interrupción de las mareas conocido como J2150 para realizar las primeras mediciones de tanto la masa como el giro del agujero negro.

Este agujero es de un tipo particular, de masa intermedia, que ha eludido la observación durante mucho tiempo.

«El hecho de que pudiéramos atrapar este agujero negro mientras devoraba una estrella ofrece una oportunidad extraordinaria para observar lo que de otro modo sería invisible», dijo Ann Zabludoff, profesora de astronomía en la Universidad de Arizona y coautora de el papel. «Al analizar la llamarada, pudimos comprender mejor esta elusiva categoría de agujeros negros, que bien pueden representar la mayoría de los que se encuentran en los centros de las galaxias».

Según información divulgada por la universidad, se han visto decenas de eventos de disrupción de mareas en los centros de grandes galaxias que albergan agujeros negros supermasivos, y algunos también se han observado en los centros de pequeñas galaxias que podrían contener agujeros. negros intermedios. Sin embargo, los datos anteriores nunca habían sido lo suficientemente detallados como para mostrar que una sola erupción de interrupción de las mareas fue impulsada por un agujero negro intermedio.

«Gracias a las observaciones astronómicas modernas, sabemos que los centros de casi todas las galaxias que son similares o más grandes en tamaño que nuestra Vía Láctea son el hogar de agujeros negros supermasivos centrales», dijo el coautor del estudio Nicholas Stone, profesor principal de Hebrew Universidad. de Jerusalén. «Estos gigantes varían en tamaño entre 1 millón y 10 mil millones de veces la masa de nuestro Sol, y se convierten en fuentes poderosas de radiación electromagnética cuando cae demasiado gas interestelar en sus alrededores».

La masa de estos agujeros negros está estrechamente relacionada con la masa total de sus galaxias anfitrionas; los más grandes albergan los agujeros negros supermasivos más grandes.

«Todavía sabemos muy poco sobre la existencia de agujeros negros en los centros de galaxias más pequeñas que la Vía Láctea», dijo el coautor Peter Jonker de la Universidad de Radboud y el Instituto de Investigación Espacial SRON, ambos en los Países Bajos. «Debido a las limitaciones de la observación, es un desafío descubrir agujeros negros centrales mucho más pequeños que 1 millón de masas solares».

A pesar de su presunta abundancia, los orígenes de los agujeros negros supermasivos siguen siendo desconocidos, y muchas teorías diferentes compiten actualmente para explicarlos, según Jonker. Los agujeros negros de masa intermedia podrían ser las semillas de las que crecen.

«Entonces, si logramos un mejor manejo de cuántos agujeros negros intermedios auténticos hay, esto puede ayudar a determinar qué teorías de la formación de agujeros negros supermasivos son correctas», dijo.

Su relación con la materia oscura.

Aún más emocionante, según Zabludoff, es la medición del giro de J2150 que el grupo pudo obtener y que tiene pistas sobre cómo crecen los agujeros negros y posiblemente la física de partículas.

Este agujero negro tiene un giro rápido, pero no el giro más rápido posible, explicó Zabludoff, planteando la pregunta de cómo el agujero negro termina con un giro en este rango.

«Es posible que el agujero negro se haya formado de esa manera y no haya cambiado mucho desde entonces, o que dos agujeros negros de masa intermedia se fusionaron recientemente para formar este», dijo. «Sabemos que el giro que medimos excluye escenarios en los que el agujero negro crece durante mucho tiempo por el consumo constante de gas o por muchas burbujas de gas rápidas que provienen de direcciones aleatorias».

Además, medir el giro permite a los astrofísicos probar hipótesis sobre la naturaleza de la materia oscura, que se cree que constituye la mayor parte de la materia del universo y puede consistir en partículas elementales desconocidas que aún no se han visto en experimentos de laboratorio. . Entre los candidatos se encuentran partículas hipotéticas conocidas como bosones ultraligeros, explicó Stone.

«Si esas partículas existen y tienen masas en un cierto rango, evitarán que un agujero negro de masa intermedia gire rápidamente», dijo. «Sin embargo, el de J2150 gira rápido. Por lo tanto, nuestra medición descarta una amplia clase de teorías de bosones ultraligeros, mostrando el valor de los agujeros negros como laboratorios extraterrestres para la física de partículas».