Un agujero negro de masa intermedia que acecha sin ser detectado en una galaxia enana se reveló a los astrónomos cuando engulló una desafortunada estrella que se desvió demasiado cerca. La fragmentación de la estrella, conocida como «evento de interrupción de marea» o TDE, produjo un destello de radiación que eclipsó brevemente la luz estelar combinada de la galaxia enana anfitriona y podría ayudar a los científicos a comprender mejor las relaciones entre los agujeros negros y las galaxias.
La llamarada fue capturada por astrónomos con el Young Supernova Experiment (YSE), un estudio diseñado para detectar explosiones cósmicas y eventos astrofísicos transitorios. Un equipo internacional dirigido por científicos de UC Santa Cruz, el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y la Universidad Estatal de Washington informaron sobre el descubrimiento en un artículo publicado hoy jueves en Nature Astronomy.
«El hecho de que pudiéramos capturar este agujero negro de tamaño mediano mientras devoraba una estrella nos ofreció una oportunidad notable para detectar lo que de otro modo nos habría estado oculto«
«Este descubrimiento ha generado un entusiasmo generalizado porque podemos usar los eventos de interrupción de las mareas no solo para encontrar más agujeros negros de masa intermedia en galaxias enanas tranquilas, sino también para medir sus masas«, indica el coautor Ryan Foley, profesor asistente de astronomía y astrofísica en la UC Santa Cruz, que ayudó a planificar la encuesta YSE.
La primera autora, Charlotte Angus, del Instituto Niels Bohr, asegura que los hallazgos del equipo proporcionan una línea de base para futuros estudios de agujeros negros de tamaño mediano.
«El hecho de que pudiéramos capturar este agujero negro de tamaño mediano mientras devoraba una estrella nos ofreció una oportunidad notable para detectar lo que de otro modo nos habría estado oculto«, comenta Angus. «Además, podemos usar las propiedades de la llamarada para comprender mejor este escurridizo grupo de agujeros negros de peso medio, que podrían representar la mayoría de los agujeros negros en el centro de las galaxias«.
Agujeros negros supermasivos
Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de todas las galaxias masivas, incluida nuestra propia Vía Láctea. Los astrónomos conjeturan que estas bestias masivas, con millones o miles de millones de veces la masa del sol, podrían haber crecido a partir de agujeros negros más pequeños de «masa intermedia» con miles a cientos de miles de masas solares.
Una teoría sobre cómo se ensamblaron estos agujeros negros masivos es que el universo primitivo estaba repleto de pequeñas galaxias enanas con agujeros negros de masa intermedia. Con el tiempo, estas galaxias enanas se habrían fusionado o habrían sido engullidas por galaxias más masivas, y sus núcleos se combinarían cada vez para acumular la masa en el centro de la galaxia en crecimiento. Este proceso de fusión eventualmente crearía los agujeros negros supermasivos que se ven hoy.
La masa intermedia, clave para entender los agujeros supermasivos
«Si podemos entender la población de agujeros negros de masa intermedia, cuántos hay y dónde están ubicados, podemos ayudar a determinar si nuestras teorías sobre la formación de agujeros negros supermasivos son correctas«, teoriza el coautor Enrico Ramirez-Ruiz, profesor de astronomía y astrofísica en UCSC y profesor Niels Bohr en la Universidad de Copenhague.
Pero, ¿todas las galaxias enanas tienen agujeros negros de tamaño mediano? «Eso es difícil de afirmar, porque detectar agujeros negros de masa intermedia es extremadamente desafiante«, comenta Ramírez-Ruiz.
Las técnicas clásicas de búsqueda de agujeros negros, que buscan la alimentación activa de agujeros negros, a menudo no son lo suficientemente sensibles para descubrir agujeros negros en el centro de las galaxias enanas. Como resultado, solo se sabe que una fracción minúscula de las galaxias enanas alberga agujeros negros de masa intermedia. Encontrar más agujeros negros de tamaño mediano con eventos de interrupción de mareas podría ayudar a resolver el debate sobre cómo se forman los agujeros negros supermasivos.
Detección temprana del evento
«Una de las mayores preguntas abiertas en astronomía actualmente es cómo se forman los agujeros negros supermasivos«, recuerda la coautora Vivienne Baldassare, profesora de física y astronomía en la Universidad Estatal de Washington.
Los datos del experimento Young Supernova permitieron al equipo detectar los primeros signos de luz cuando el agujero negro comenzó a comerse la estrella. Capturar este momento inicial fue fundamental para descubrir el tamaño del agujero negro, porque la duración de estos eventos se puede usar para medir la masa del agujero negro central. Este método, que hasta ahora solo había demostrado funcionar bien para agujeros negros supermasivos, fue propuesto por primera vez por Ramírez-Ruiz y la coautora Brenna Mockler en UC Santa Cruz.
«Esta llamarada fue increíblemente rápida, pero debido a que nuestros datos de YSE nos dieron mucha información temprana sobre el evento, pudimos realmente precisar la masa del agujero negro usándolo«, concluye Angus.
Este estudio se basó en datos de observatorios de todo el mundo, incluido el Observatorio W. M. Keck en Hawái, el Telescopio óptico nórdico, el Observatorio Lick de la UC, el Telescopio espacial Hubble de la NASA, el Observatorio internacional Gemini, el Observatorio Palomar y el Sondeo Pan-STARRS en Observatorio Haleakala.
Fuente: Nature Astronomy.
