La luz que viajó durante más de 8.500 millones de años para llegar a nosotros fue el último suspiro de una estrella moribunda cuando un agujero negro se la tragó.
Dos equipos separados de científicos determinaron que un destello misterioso que apareció en el cielo en febrero de 2022, llamado AT2022cmc, fue el chorro astrofísico que surgió del agujero negro masivo cuando la estrella fragmentada desapareció más allá de su horizonte de eventos.
Es increíblemente raro que atrapemos una de estas comidas en el acto, y AT2022cmc es ahora el más distante que jamás hayamos visto.
Los dos artículos han sido publicados en Naturaleza y Naturaleza Astronomía.
“La última vez que los científicos descubrieron uno de estos chorros fue hace más de una década”. dice el astrónomo Michael Coughlin de la Universidad de Minnesota Twin Cities en los Estados Unidos.
“A partir de los datos que tenemos, podemos estimar que los chorros relativistas se lanzan en solo el 1 por ciento de estos eventos destructivos, lo que hace que AT2022cmc sea un evento extremadamente raro. De hecho, el destello luminoso del evento se encuentra entre los más brillantes jamás observados”.
Están sucediendo muchas cosas en nuestro Universo salvaje, y muchos encuentros y eventos (supernovas, ráfagas de radio rápidas, colisiones estelares, interacciones en binarios compactos y frenesíes de alimentación de agujeros negros) son impredecibles, escupiendo llamaradas temporales de luz que resplandecen a través de la inmensidad del espacio, y luego se desvanecen.
Solo al monitorear de cerca grandes franjas del cielo podemos captar la luz de estos colosales pero transitorios eventos cósmicos.
En febrero, la instalación transitoria de Zwicky captó una llamarada de este tipo. Inmediatamente, otros 20 telescopios en todo el mundo y en el espacio entraron en acción, capturando una gran cantidad de datos sobre el repentino incendio durante los días y semanas siguientes.
A partir de esta gran cantidad de información, un equipo de investigadores, codirigido por Coughlin y el astrónomo Igor Andreoni de la Universidad de Maryland, determinó que el evento fue el resultado de un evento de interrupción de las mareas. ¿El perpetrador? Un agujero negro supermasivo que gira rápidamente hasta alrededor de 500 millones de veces la masa del Sol, tragando material estelar a una velocidad tremenda de medio Sol al año.
Los eventos de interrupción de las mareas son extremos; ocurren cuando una estrella vaga demasiado cerca de un agujero negro. Las fuerzas de marea en el campo gravitatorio de ese agujero negro estiran la estrella, tirando de ella con tanta fuerza que se desgarra. Los restos de estrellas luego caen sobre el agujero negro.
Este proceso produce un destello de luz que se desvanece con el tiempo, pero podemos detectarlo desde la Tierra si es lo suficientemente brillante.
Eso no es lo que produjo la luz que los astrónomos vieron en AT2022cmc.
“Las cosas parecían bastante normales los primeros tres días. Luego lo miramos con un telescopio de rayos X y lo que encontramos fue que la fuente era demasiado brillante”. dice el astrónomo Dheeraj Pasham del MIT, quien dirigió el segundo artículo.
“Este evento en particular fue 100 veces más poderoso que el resplandor más poderoso del estallido de rayos gamma. Fue algo extraordinario”.
El análisis reveló que la causa de la luz fue un chorro astrofísico. Cuando un agujero negro se alimenta, a veces no todo el material que se arremolina a su alrededor termina más allá del horizonte de sucesos.
Las líneas de campo magnético alrededor del exterior del horizonte de sucesos actúan como aceleradores de partículas; algún material cercano al agujero negro se canaliza a lo largo de estas líneas, donde se lanza desde los polos del agujero negro a velocidades cercanas a la de la luz.
En el caso de AT2022cmc, uno de esos chorros apunta directamente hacia nosotros y viaja al 99,99 por ciento de la velocidad de la luz. Cuando el material se mueve hacia nosotros a una velocidad cercana a la de la luz, parece más brillante de lo que es porque el movimiento produce un cambio en la frecuencia de la longitud de onda de la luz. Este efecto se conoce como emisión relativistao refuerzo Doppler porque ese cambio se conoce como el efecto Doppler.
AT2022cmc es solo el cuarto evento de interrupción de mareas potenciado por Doppler jamás detectado.
Los científicos esperan que podamos aprender mucho de esta luz moribunda a más de medio Universo de distancia. Por ejemplo, se desconoce por qué algunos eventos de interrupción de mareas tienen chorros y otros no. El rápido giro del agujero negro puede ser fundamental en la formación de chorros.
Tampoco está claro cómo se forman y crecen los agujeros negros supermasivos. Las altas tasas de alimentación, como las exhibidas por el agujero negro AT2022cmc, podrían ayudar a resolver el misterio.
El evento también fue el primer evento de interrupción de mareas en chorro detectado mediante un estudio óptico. Los montones de datos recopilados ayudarán a los astrónomos a identificar más de ellos en el futuro.
“La astronomía está cambiando rápidamente”, Andreoni dice.
“Más encuestas ópticas e infrarrojas de todo el cielo ahora están activas o pronto estarán en línea. Los científicos pueden usar AT2022cmc como modelo para saber qué buscar y encontrar más eventos disruptivos de agujeros negros distantes.
“Esto significa que, más que nunca, la minería de big data es una herramienta importante para avanzar en nuestro conocimiento del Universo”.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza y Naturaleza Astronomía.