ASASSN-14li Brinda Una Excelente Oportunidad Para Estudiar El Entorno Alrededor De Un Agujero Negro

Astrónomos son testigos de cómo los escombros estelares son volados después de que un agujero negro destruyera la estrella

Usando tres telescopios de rayos X, los astrónomos han sido testigos de cómo los escombros estelares son arrastrados calabozo destruyó la estrella. Este evento, denominado ASASSN-14li, se encuentra en una galaxia a unos 290 millones de años luz de la Tierra y brinda una excelente oportunidad para estudiar el entorno extremo alrededor de un agujero negro.

Un trío de telescopios de rayos X en órbita reunió nuevos detalles sobre lo que sucede cuando un agujero negro desgarra una estrella, lo que brinda a los científicos una oportunidad extraordinaria para comprender el entorno extremo alrededor de un agujero negro.

Cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro, la intensa gravedad del agujero negro genera fuerzas de marea que pueden destrozar la estrella. En estos eventos, llamados “interrupciones de las mareas”, algunos de los escombros estelares son arrojados hacia afuera a altas velocidades, mientras que el resto cae hacia el agujero negro. Esto provoca un destello de rayos X distintivo que puede durar algunos años.

NASA El Observatorio de rayos X Chandra, el Explorador de ráfagas de rayos Gamma Swift y el XMM-Newton de la ESA / NASA recopilaron diferentes piezas de este rompecabezas astronómico en un evento de interrupción de las mareas llamado ASASSN-14li, descubierto originalmente en una búsqueda óptica por All-Sky Encuesta automatizada de supernovas (ASAS-SN) en noviembre de 2014.

El evento ocurrió cerca de un agujero negro supermasivo que se estima que pesa unos pocos millones de veces la masa del sol. El agujero negro está ubicado en el centro de PGC 043234, una galaxia que se encuentra a unos 290 millones de años luz de la Tierra. Esto hace que este evento sea la alteración de las mareas más cercana descubierta en una década. “Hemos visto evidencia de un puñado de interrupciones de las mareas a lo largo de los años y hemos desarrollado muchas ideas de lo que sucede”, dijo Jon Miller de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, quien dirigió el estudio que se describe en un artículo publicado. en el último número de Nature. “Esta es la mejor oportunidad que hemos tenido hasta ahora de comprender realmente qué sucede cuando un agujero negro destroza una estrella”.


La representación de este artista ilustra nuevos hallazgos sobre una estrella triturada por un agujero negro. Cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro, las intensas fuerzas de las mareas desgarran la estrella. En estos eventos, llamados “interrupciones de las mareas”, algunos de los escombros estelares son arrojados hacia afuera a gran velocidad mientras que el resto cae hacia el agujero negro. Esto provoca una llamarada de rayos X distintiva que puede durar algunos años. El Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, Swift Gamma-ray Burst Explorer y XMM-Newton de la ESA / NASA recolectaron diferentes piezas de este rompecabezas astronómico en un evento de interrupción de mareas llamado ASASSN-14li, que fue encontrado en una búsqueda óptica por All-Sky Estudio automatizado de supernovas (ASAS-SN) en noviembre de 2014. El evento ocurrió cerca de un agujero negro supermasivo que se estima que pesa unos pocos millones de veces la masa del sol en el centro de PGC 043234, una galaxia que se encuentra a unos 290 millones de años luz. lejos. Los astrónomos esperan encontrar más eventos como ASASSN-14li para probar modelos teóricos sobre cómo los agujeros negros afectan sus entornos. Durante el evento de interrupción de las mareas, los filamentos que contienen gran parte de la masa de la estrella caen hacia el agujero negro. Finalmente, estos filamentos gaseosos se fusionan en un disco suave y caliente que brilla intensamente en los rayos X. A medida que se forma el disco, su región central se calienta enormemente, lo que impulsa un flujo de material, llamado viento, lejos del disco.

Después de que la estrella es destruida, la fuerte fuerza gravitacional del agujero negro atrae hacia él la mayoría de los restos de la estrella. Estos escombros que caen se calientan a millones de grados y generan una gran cantidad de luz de rayos X. Poco después de esta oleada de rayos X, la cantidad de luz disminuye a medida que el material cae más allá del horizonte de eventos del agujero negro, el punto más allá del cual no puede escapar la luz.

El gas a menudo cae hacia los agujeros negros girando en espiral hacia adentro en un disco. Pero cómo comienza este proceso sigue siendo un misterio. En ASASSN-14li, los astrónomos pudieron presenciar la formación de dicho disco observando la luz de rayos X en diferentes longitudes de onda (conocido como el “espectro de rayos X”) y rastreando cómo cambió con el tiempo.

Los investigadores determinaron que los rayos X que se producen provienen de material que está muy cerca o que se encuentra en la órbita estable más pequeña posible alrededor del agujero negro.

“El agujero negro destroza la estrella y comienza a tragar material muy rápido, pero ese no es el final de la historia”, dijo la coautora Jelle Kaastra del Instituto de Investigación Espacial de los Países Bajos. “El agujero negro no puede mantener ese ritmo, por lo que expulsa parte del material hacia afuera”.

Los datos de rayos X también sugieren la presencia de un viento alejándose del agujero negro. El viento no se mueve lo suficientemente rápido para escapar del agarre gravitacional del agujero negro. Una explicación alternativa para la velocidad relativamente baja es que el gas de la estrella rota sigue una órbita elíptica alrededor del agujero negro y se encuentra a la mayor distancia del agujero negro donde viaja más lento.

“Estos resultados respaldan algunas de nuestras ideas más recientes para la estructura y evolución de los eventos de interrupción de las mareas”, dijo Cole Miller, coautor de la Universidad de Maryland en College Park. “En el futuro, las interrupciones de las mareas pueden proporcionarnos laboratorios para estudiar los efectos de la gravedad extrema”.

Los astrónomos esperan encontrar más eventos como ASASSN-14li, que pueden usar para continuar probando modelos teóricos sobre cómo los agujeros negros afectan sus entornos y cualquier cosa que pueda acercarse demasiado.

Estos resultados aparecen en la edición del 22 de octubre de la revista Nature. El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones científicas y de vuelo de Chandra. Swift es administrado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Publicación : Jon M. Miller, et al., “Los flujos de gas de rayos X revelan la ruptura de una estrella por un agujero negro masivo”, Nature 526, 542–545 (22 de octubre de 2015); doi: 10.1038 / nature15708

Copia en PDF del estudio : Los flujos de gas de rayos X revelan la ruptura de una estrella por un agujero negro masivo

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