Aquesta il·lustració mostra una estrela (en primer pla) que experimenta una espaguetización en ser succionada per un forat negre supermasivo (en segon pla) durant un "esdeveniment de disrupció de marea". - ESO/M. KORNMESSERUn equip de físics ha pogut observar la sorprenent òrbita d'una estrela al voltant d'un forat negre supermassiu sobrevivint en primera instància a la interacció amb aquest.
A centenars de milions d'anys llum de distància, en una galàxia llunyana, una estrela en òrbita al voltant d'un forat negre supermassiu està sent violentament estripada per la immensa atracció gravitatòria del forat negre. A mesura que l'estrela és destrossada, les seues restes es transformen en un corrent d'enderrocs que llueven de nou sobre el forat negre per a formar un disc de material molt calent i molt brillant que gira al voltant del forat negre, anomenat disc d'acreció.
Aquest fenomen, en el qual una estrela és destruïda per un forat negre supermasivo i genera una lluminosa flamerada d'acreció, es coneix com a esdeveniment de disrupció de marea (TDE, per les seues sigles en anglés), i es preveu que els TDE es produïsquen aproximadament una vegada cada 10.000 a 100.000 anys en una galàxia determinada.
Amb lluminositats que superen a les de galàxies senceres (és a dir, milers de milions de vegades més brillants que el nostre Sol) durant breus períodes de temps (de mesos a anys), els fenòmens d'acreció permeten als astrofísics estudiar els forats negres supermasivos (SMBH) des de distàncies cosmològiques, proporcionant una finestra a les regions centrals de galàxies que, d'una altra manera, romandrien inactives.
En sondejar aquests successos de "gravetat intensa", en els quals la teoria general de la relativitat d'Einstein és fonamental per a determinar com es comporta la matèria, les TDE aporten informació sobre un dels entorns més extrems de l'univers: l'horitzó de successos -el punt de no retorn- d'un forat negre.
En general, les TDE es produeixen "una vegada i ja està" perquè el camp gravitatori extrem del SMBH destrueix l'estrela, cosa que significa que el SMBH s'esvaeix en la foscor després de la flamerada d'acreció. En alguns casos, no obstant això, el nucli d'alta densitat de l'estrela pot sobreviure a la interacció gravitatòria amb el SMBH, la qual cosa li permet orbitar al voltant del forat negre més d'una vegada. Els investigadors criden a això un TDE parcial repetitiu.
Un equip de físics, entre ells l'autor principal Thomas Wevers, membre de l'Observatori Europeu Austral, i els coautors Eric Coughlin, professor adjunt de Física en la Universitat de Syracuse, i Dheeraj R. "DJ" Pasham, científic investigador de l'Institut Kavli d'Astrofísica i Investigació Espacial del MIT, han proposat un model de TDE parcial repetitiva basat en l'observació.
Les seues conclusions, publicades en The Astrophysical Journal Letters, descriuen la captura de l'estrela per un SMBH, l'extracció del material cada vegada que l'estrela s'acosta al forat negre i el retard entre el moment en què el material és extret i el moment en què alimenta de nou al forat negre.
El treball de l'equip és el primer a desenvolupar i utilitzar un model detallat d'una TDE parcial repetitiva per a explicar les observacions, fer prediccions sobre les propietats orbitals d'una estrela en una galàxia llunyana i comprendre el procés de pertorbació parcial per marea.
L'equip està estudiant una TDE coneguda com AT2018fyk (AT significa "Astrophysical Transient''). L'estrela va ser capturada per un SMBH mitjançant un procés d'intercanvi conegut com a "captura de Hills", en el qual l'estrela formava part originalment d'un sistema binari (dues estreles que orbiten una al voltant de l'altra sota la seua mútua atracció gravitatòria) que va ser estripat pel camp gravitatori del forat negre. L'altra estrela (no capturada) va ser expulsada del centre de la galàxia a velocitats comparables a uns 1.000 km/s, la qual cosa es coneix com a estrela de hipervelocidad.
Una vegada unida al SMBH, l'estrela que alimenta l'emissió de AT2018fyk ha sigut despullada repetidament del seu embolcall exterior cada vegada que passa pel seu punt de màxima aproximació al forat negre. Les capes exteriors despullades de l'estrela formen el brillant disc d'acreció, que els investigadors poden estudiar utilitzant telescopis òptics de raigs X i ultraviolats que observen la llum de galàxies llunyanes.
Segons Wevers, tindre l'oportunitat d'estudiar un TDE parcial repetit proporciona una visió sense precedents de l'existència de forats negres supermasivos i de la dinàmica orbital de les estreles en els centres de les galàxies.
"Fins ara, la suposició era que quan veiem les seqüeles d'una trobada pròxima entre una estrela i un forat negre supermasivo, el resultat serà fatal per a l'estrela, és a dir, l'estrela es destrueix per complet", afirma en un comunicat. "Però, al contrari del que ocorre amb totes les altres TDE que coneixem, quan vam tornar a apuntar els nostres telescopis al mateix lloc diversos anys després, descobrim que havia tornat a brillar. Això ens va portar a proposar que, en lloc de ser fatal, part de l'estrela va sobreviure a la trobada inicial i va tornar al mateix lloc per a ser despullada de material una vegada més, explicant la fase de rebrillantor."
Cap comentari :