Los astrónomos han descubierto una estrella que sobrevivió a ser tragada por un agujero negro

Cuando agujeros negros tragan cantidades masivas de materia del espacio que los rodea, no son exactamente sutiles al respecto. Eructan tremendos destellos de rayos X, generados por el calentamiento del material a temperaturas intensas cuando es succionado hacia el agujero negro, tan brillante que podemos detectarlos desde la Tierra.

Este es el comportamiento normal de un agujero negro. Lo que no es normal es que esos destellos de rayos X salgan con la regularidad de un reloj, un comportamiento desconcertante reportado en 2019 de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia a 250 millones de años luz de distancia. Cada nueve horas, boom, destello de rayos X.

Después de un estudio cuidadoso, el astrónomo Andrew King de la Universidad de Leicester en el Reino Unido identificó una causa potencial: una estrella muerta que sufrió su roce con un agujero negro, atrapada en una órbita elíptica de nueve horas a su alrededor. En cada pasada cercana, o periastrón, el agujero negro absorbe más material de la estrella.

“Esta enana blanca está encerrada en una órbita elíptica cerca del agujero negro, orbitando cada nueve horas”. King explicó en abril de 2020.

“En su aproximación más cercana, unas 15 veces el radio del horizonte de sucesos del agujero negro, el gas se extrae de la estrella en un disco de acreción alrededor del agujero negro, liberando rayos X, que las dos naves espaciales están detectando”.

El agujero negro es el núcleo de una galaxia llamada GSN 069, y es bastante liviano en lo que respecta a los agujeros negros supermasivos: solo 400.000 veces la masa del Sol. Aun así, está activo, rodeado por un disco caliente de material de acreción, que alimenta y hace crecer el agujero negro.

Según el modelo de King, este agujero negro estaba simplemente colgando, haciendo su actividad de acreción activa, cuando una estrella gigante roja, las etapas evolutivas finales de una estrella similar al Sol, se acercó demasiado.

El agujero negro despojó rápidamente a la estrella de sus capas externas, acelerando su evolución en un enano blanco, el núcleo muerto que queda una vez que la estrella ha agotado su combustible nuclear (las enanas blancas brillan con el calor residual, no con los procesos de fusión de las estrellas vivas).

Pero en lugar de continuar su viaje, la enana blanca fue capturada en órbita alrededor del agujero negro y continuó alimentándose de él.

Basado en la magnitud de los destellos de rayos X, y nuestra comprensión de los destellos que son producidos por la transferencia de masa del agujero negro, y la órbita de la estrella, King también pudo restringir la masa de la estrella. Calculó que la enana blanca tiene alrededor de 0,21 veces la masa del Sol.

Mientras está en el extremo más claro de la escala, esa es una masa bastante estándar para una enana blanca. Y si asumimos que la estrella es una enana blanca, también podemos inferir, basándonos en nuestra comprensión de otras enanas blancas y la evolución estelar, que la estrella es rica en helio, ya que hace mucho que se quedó sin hidrógeno.

“Es notable pensar que se podría inferir la órbita, la masa y la composición de una pequeña estrella a 250 millones de años luz de distancia”. King dijo.

Basado en estos parámetros, también predijo que la órbita de la estrella se tambalea ligeramente, como una peonza que pierde velocidad. Este bamboleo debe repetirse aproximadamente cada dos días, e incluso podemos detectarlo si observamos el sistema durante el tiempo suficiente.

Este podría ser un mecanismo por el cual los agujeros negros se vuelven cada vez más masivos con el tiempo. Pero necesitaremos estudiar más sistemas de este tipo para confirmarlo, y es posible que no sean fáciles de detectar.

Por un lado, el agujero negro de GSN 069 es de menor masa, lo que significa que la estrella puede viajar en una órbita más cercana. Para sobrevivir a un agujero negro más masivo, una estrella tendría que estar en una órbita mucho más grande, lo que significa que cualquier periodicidad en la alimentación sería más fácil de pasar por alto. Y si la estrella se acercara demasiado, el agujero negro la destruiría.

Pero el hecho de que se haya identificado uno ofrece la esperanza de que no sea el único sistema de este tipo que existe.

“En términos astronómicos, este evento solo es visible para nuestros telescopios actuales durante un corto período de tiempo, unos 2.000 años, por lo que, a menos que tuviéramos una suerte extraordinaria de haber capturado este, puede haber muchos más que nos falten en otras partes del universo” King dijo.

En cuanto al futuro de la estrella, bueno, si nada más va a cambiar, la estrella permanecerá donde está, orbitando el agujero negro y continuará siendo despojada lentamente durante miles de millones de años. Esto hará que crezca en tamaño y disminuya en densidad (las enanas blancas son solo un poco más grandes que la Tierra) hasta que se reduzca a una masa planetaria, tal vez incluso eventualmente se convierta en un gigante gaseoso.

“Se esforzará por escapar, pero no hay escapatoria”. King dijo. “El agujero negro se lo comerá cada vez más lentamente, pero nunca se detendrá”.

La investigación ha sido publicada en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

Una versión de este artículo se publicó por primera vez en abril de 2020.

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