Esta estrella condenada sigue tropezando con los restos destrozados de su predecesora y genera destellos de rayos X.
En algún momento, no hace mucho, en una galaxia relativamente cercana, una estrella se aventuró demasiado cerca de un agujero negro y fue destrozada por su tremenda fuerza de marea. Otra estrella, en su propia espiral de muerte hacia el mismo destino, cruzó la corriente de restos estelares ardientes y provocó fuegos artificiales cósmicos en rayos X. El espectáculo de luces que se desarrolló ahora ofrece a los físicos algunas pistas importantes sobre la relatividad general y la gravedad.
“Realmente podríamos probar las teorías de la gravedad extrema alrededor de los agujeros negros supermasivos”, dice Matt Nicholl, astrofísico de la Queen's University de Belfast. Inverso.
Nicholl y sus colegas publicaron su trabajo. en el diario Naturaleza.
El agujero negro en la ilustración de este artista está desgarrando una estrella, cuyos restos gaseosos extendidos eventualmente caerán sobre el agujero negro.
MARK GARLICK/BIBLIOTECA DE FOTOS DE CIENCIA/Biblioteca de fotografías de ciencias/Getty Images
Por eso miras antes de cruzar
Nicholl y sus colegas apuntaron varios telescopios al centro de una galaxia a unos 214 millones de años luz de distancia, donde algo alrededor del agujero negro supermasivo hacía erupción en brillantes ráfagas de rayos X cada 48 horas. Los astrónomos habían estado observando este particular agujero negro supermasivo desde 2019, cuando estalló intensamente con luz visible y ultravioleta: un estallido que marcó la muerte violenta de una estrella. La explicación que mejor se ajusta a los datos es que después de que la primera estrella fue desgarrada y estirada hasta formar una espiral de gas brillante, apareció otro estrella, en su propia espiral mortal hacia el agujero negro. Por el momento, la órbita de esa segunda estrella, que se contrae lentamente, cruza el rastro de gas cargado eléctricamente de la primera estrella aproximadamente cada 48 horas, provocando los brillantes destellos de rayos X que vieron Nicholl y sus colegas.
“Creemos que lo que sucede es que (la estrella en órbita) expulsa una nube de gas del disco, que se calienta a algo así como un millón de grados por el impacto. A medida que este gas impactado se expande, libera esta energía en rayos X”, dice Nicholl.
Los astrónomos habían notado que algunos agujeros negros supermasivos tendían a emitir rayos X repetidamente, pero no estaban seguros de por qué. Algunos pensaban que estos repetidos destellos de rayos X, llamados “erupciones cuasi periódicas”, estaban de alguna manera relacionados con una estrella que se desgarraba por la tremenda gravedad del agujero negro.
Pero nadie había visto todas las piezas del proceso sucediendo en el mismo lugar hasta este reciente estudio.
Conectar los dos fenómenos podría ayudar a los físicos a probar algunas teorías sobre cómo funciona la gravedad en el extraño entorno alrededor de un agujero negro supermasivo, donde el espacio-tiempo se deforma para Los límites de lo que la teoría de la relatividad general puede describir..
Otra prueba más de la relatividad general
Cuando una estrella gira en espiral hacia un agujero negro supermasivo, los astrónomos lo llaman “espiral de relación de masa extrema”, lo que simplemente significa que el agujero negro pesa enormemente más que la estrella condenada. Al estudiar cómo se desarrolla toda esta danza cósmica mortal y desequilibrada, los físicos podrían aprender más sobre las extrañas formas en que se comporta la gravedad cerca de un agujero negro supermasivo.
“Los EMRI son una sorprendente prueba de la relatividad general”, dice Nicholl. “La enorme asimetría de masa significa que la órbita es mucho más complicada que las fusiones de agujeros negros de masa aproximadamente igual detectadas por los actuales detectores de ondas gravitacionales LIGO”.
En algún momento de los próximos años, los físicos utilizarán el Antena espacial de interferómetro láser (LISA), un detector de ondas gravitacionales en el espacio, para observar las largas y lentas ondas en el espacio-tiempo producidas por las colisiones de agujeros negros supermasivos. Y debido a que estas espirales con proporciones de masa extremas podrían revelar tanta información útil, medir sus ondas gravitacionales es uno de los mayores objetivos de LISA.
El desafío es que hasta ahora, los físicos no saben qué tan comunes son realmente estas espirales, lo que significa que no está claro si sucederán con suficiente frecuencia como para que LISA tenga la posibilidad de detectar una en acción. Pero si Nicholl y sus colegas pueden encontrar algunas erupciones cuasi periódicas más como la de su reciente estudio (y conectarlas con las muertes violentas y desgarradoras de estrellas alrededor de agujeros negros supermasivos), finalmente podrán responder esa pregunta.
“Y existe una pequeña posibilidad de que tengamos la suerte de detectar una espiral con una relación de masa extrema tanto en ondas gravitacionales con LISA como en luz si produce una fuente de TDE o QPE”, dice Nicholl. “¡Ese sería el sueño!”
