Un agujero negro gigante destruye una enorme estrella

Los astrónomos han realizado un estudio forense exhaustivo de una estrella que se desgarró cuando se aventuró demasiado cerca de un agujero negro gigante y luego su interior fue arrojado al espacio.

El Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el XMM-Newton de la ESA han estudiado la cantidad de nitrógeno y carbono cerca de un agujero negro que se sabe que ha destruido una estrella. Los astrónomos creen que estos elementos se crearon dentro de la estrella antes de que se desgarrara al acercarse al agujero negro.

«Estamos viendo las entrañas de lo que solía ser una estrella», dijo Jon Miller, de la Universidad de Michigan, quien dirigió el estudio. «Los elementos que quedan son pistas que podemos seguir para descubrir qué tipo de estrella murió».

Los astrónomos han encontrado muchos ejemplos de «eventos de perturbación de mareas» en los últimos años, donde las fuerzas gravitacionales de un agujero negro masivo destruyen una estrella. Esto provoca una llamarada, que a menudo se observa en luz óptica, ultravioleta y rayos X, a medida que los restos de la estrella se calientan. Este evento, denominado ASASSN-14li, destaca por varios motivos.

En el momento del descubrimiento en noviembre de 2014, era la perturbación de marea más cercana a la Tierra (a 290 millones de años luz de distancia) descubierta en aproximadamente una década. Debido a esta proximidad, ASASSN-14li proporcionó un extraordinario nivel de detalle sobre la estrella destruida. El equipo de Miller aplicó nuevos modelos teóricos para hacer mejores estimaciones, en comparación con trabajos anteriores, de la cantidad de nitrógeno y carbono alrededor del agujero negro.

«Estos telescopios de rayos X pueden usarse como herramientas forenses en el espacio», dijo la coautora Brenna Mockler, del Observatorio Carnegie y la Universidad de California en Los Ángeles. «La cantidad relativa de nitrógeno a carbono que encontramos apunta a que el material del interior de una estrella condenada pesa aproximadamente tres veces la masa del Sol».

La estrella de ASASSN-14li es, por lo tanto, una de las estrellas más masivas (y quizás la más masiva) que los astrónomos han visto destrozadas por un agujero negro hasta la fecha.

«ASASSN-14li es emocionante porque una de las cosas más difíciles con las perturbaciones de las mareas es poder medir la masa de la desafortunada estrella, como lo hicimos aquí», dijo el coautor Enrico Ramírez-Ruiz de la Universidad de California, Santa Cruz. . «Observar la destrucción de una estrella masiva por un agujero negro supermasivo es fascinante porque se espera que las estrellas más masivas sean significativamente menos comunes que las estrellas de menor masa».

A principios de este año, otro equipo de astrónomos informó sobre el evento «Scary Barbie», donde estimaron que una estrella con aproximadamente 14 veces la masa del Sol fue destruida por un agujero negro. Sin embargo, esto aún no se ha confirmado como una perturbación de marea, ya que la estimación de la masa de la estrella se basa principalmente en el brillo de la llamarada, en lugar de en un análisis detallado del material que rodea el agujero negro como ocurre con ASASSN-14li.

Otro aspecto interesante del resultado del ASASSN-14li es lo que significa para futuros estudios. Los astrónomos han observado estrellas moderadamente masivas como ASASSN-14li en el cúmulo de estrellas que contiene el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Por lo tanto, la capacidad de estimar masas estelares de estrellas perturbadas por mareas potencialmente brinda a los astrónomos una manera de identificar la presencia de cúmulos de estrellas alrededor de agujeros negros supermasivos en galaxias más distantes.

Hasta este estudio, existía una gran posibilidad de que los elementos vistos en los rayos X pudieran provenir del gas liberado en erupciones anteriores del agujero negro supermasivo. El patrón de elementos analizado aquí, sin embargo, parece provenir de una sola estrella.

Un trabajo anterior publicado en 2017 por Chenwie Yang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hefei, China, utilizó datos ultravioleta del Telescopio Espacial Hubble de la NASA para mostrar que hay un aumento de nitrógeno en comparación con el carbono en ASASSN-14li, pero en una cantidad menor que la de Miller. El equipo encontró utilizando datos de rayos X. Estos autores descubrieron que la estrella sólo tiene más masa que 0,6 veces la del Sol.

El nuevo artículo se publicó en la edición del 20 de agosto de 2023 de The Astrophysical Journal Letters y está disponible aquí. Los otros autores del artículo, además de Miller, Mockler y Ramirez-Ruiz, son Paul Draghis (Universidad de Michigan), Jeremy Drake (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian), John Raymond (CfA), Mark Reynolds (Universidad de Michigan), Xin Xiang (Universidad de Michigan), Sol Bin Yun (Universidad de Michigan) y Abderahmen Zoghbi (Universidad de Maryland).

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA gestiona el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian maneja operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.