¿Qué ocurre cuando una estrella pasa junto a un agujero negro?

Cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro, la intensa gravedad que proyecta puede rasgarla. En estos eventos, llamados perturbaciones de marea, algunos de los restos estelares salen disparados hacia afuera a altas velocidades, mientras que el resto cae en el agujero negro. Esto provoca una llamarada de rayos X que puede durar años.

Un equipo de astrónomos, coordinados por la Universidad de Maryland, ha observado un evento de interrupción de marea en una galaxia que se encuentra alrededor de 290 millones de años luz de la Tierra. Se trata de la interrupción de marea más cercana descubierta en una década.

"Estos resultados apoyan algunas de las nuevas ideas sobre la estructura y evolución de los eventos de interrupción de marea", ha explicado el coautor del estudio Coleman Miller. A su juicio, "en el futuro, las interrupciones de marea podrán proporcionar laboratorios para estudiar los efectos de la gravedad extrema".

La luz óptica 'All-Sky Automated Survey for Supernovae'(ASAS-SN) originalmente descubrió la interrupción de marea, conocida como ASASSN-14li, en noviembre de 2014. El hecho ocurrió cerca de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia PGC 043234. La investigación adicional de este fenómeno, publicada en 'Nature', se produjo a través del Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA, y del satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA). Gracias a ellos se han conseguido imágenes más claras mediante el análisis de las emisiones de rayos X por la interrupción de las mareas.

"Hemos visto evidencias de un puñado de perturbaciones de marea en los últimos años y hemos desarrollado una gran cantidad de ideas de lo que sucede", ha apuntado el autor, Jon Miller. "Esta es la mejor oportunidad que hemos tenido, hasta ahora, para entender realmente lo que pasa cuando tiras una estrella a un agujero negro", ha señalado.

Después de que la estrella es destruida por una interrupción de marea, poderosas fuerzas gravitacionales del agujero negro 'atacan' la mayor parte de los restos de la estrella. La fricción calienta estos desechos que caen, generando grandes cantidades de radiación de rayos X. A raíz de este aumento de los rayos X, la cantidad de luz disminuye a medida que el material estelar cae más allá de horizonte de sucesos, el punto del agujero negro a partir del cual los objetos no pueden escapar a la atracción.

Los expertos indican que, el gas cae a menudo hacia el interior del agujero negro en espiral, formando un disco. Pero este proceso, que forma los conocidos como discos de acreción, ha seguido siendo un misterio.

Observando ASASSN-14li, el equipo de astrónomos pudo ser testigo de la formación de un disco de acreción tal y como sucede, observando la luz de rayos X en diferentes longitudes de onda y el seguimiento de cómo cambian esas emisiones en el tiempo.

Los investigadores determinaron que la mayoría de los rayos X son producidos por material cercano al agujero negro. Sin embargo, están igualmente interesados en saber lo que pasa con el gas que no consigue pasar más allá del horizonte de sucesos, sino que es expulsado lejos del agujero negro.

"El agujero negro desgarra la estrella y empieza a tragar material muy rápido, pero ese no es el final de la historia. El agujero negro no puede mantener ese ritmo por lo que expulsa parte del material hacia el exterior", ha indicado el investigador.

Los datos de rayos X también sugieren la presencia de un viento moviéndose lejos del agujero negro, llevando gas estelar hacia el exterior. Sin embargo, este viento no acaba de moverse lo suficientemente rápido como para escapar del agarre gravitatorio del agujero negro. Una posible explicación de la baja velocidad de este viento es que el gas de la estrella sigue una órbita elíptica alrededor del agujero negro, y viaja más lento cuando alcanza la mayor distancia desde el agujero negro en los extremos de esta órbita elíptica.

"Este resultado pone de relieve la importancia de las observaciones en múltiples longitudes de onda", ha explicado otro de los coautores, Suvi Gezari. En este sentido, ha señalado que, a pesar de que el evento fue descubierto con una encuesta telescopio óptico, las observaciones de rayos X fueron clave en la determinación de la temperatura característica y el radio de la emisión, así como la captura de las firmas.

Los astrónomos esperan encontrar y estudiar más eventos como ASASSN-14li para que puedan seguir poniendo a prueba los modelos teóricos sobre cómo los agujeros negros afectan a sus entornos cercanos, mientras aprenden más sobre lo que estos objetos hacen a cualquier estrellas u otros cuerpos que vagan demasiado cerca de sus límites.