07 Nov Detectada una erupción de agujero negro sin precedentes

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto la erupción de agujero negro más luminosa de la historia, un evento que redefine lo que sabemos sobre la destrucción estelar.

Las estrellas más masivas del Universo están destinadas a explotar como brillantes supernovas antes de colapsar en agujeros negros. Sin embargo, una de estas gigantes nunca llegó a cumplir su destino.

Una estrella masiva desgarrada en pedazos

En un giro irónico, la estrella se acercó demasiado a un agujero negro supermasivo, que la devoró por completo, desgarrándola en pedazos.

Esa es la explicación más probable, según los autores de un nuevo estudio que describe la erupción de agujero negro más potente y distante jamás registrada.

El fenómeno fue observado por primera vez en 2018 gracias al Zwicky Transient Facility (ZTF) situado en el Observatorio Palomar del Caltech, junto con el proyecto Catalina Real-Time Transient Survey, también dirigido por Caltech.

El brillo de esta erupción de agujero negro aumentó rápidamente 40 veces en cuestión de meses y, en su punto máximo, fue 30 veces más luminoso que cualquier otra erupción conocida hasta la fecha.

En su momento de mayor esplendor, brilló con la intensidad equivalente a la luz de 10 billones de soles.

Un excepcional núcleo galáctico activo (AGN)

El agujero negro responsable de esta colosal erupción pertenece a un tipo denominado núcleo galáctico activo (AGN), es decir, un agujero negro que se encuentra en proceso de acreción.

Conocido como J2245+3743, este AGN posee una masa unos 500 millones de veces superior a la de nuestro Sol y se encuentra a 10.000 millones de años luz de distancia de la Tierra, en el Universo temprano.

«Los datos muestran que este objeto está extremadamente lejos y es extraordinariamente brillante», explica Matthew Graham, profesor de astronomía en Caltech, investigador principal del proyecto ZTF y autor principal del estudio. «No se parece a ningún AGN que hayamos visto antes».

Los astrónomos continúan monitoreando la erupción de agujero negro, aunque su brillo disminuye con el tiempo. Debido a la expansión del Universo, la luz y el tiempo se estiran, haciendo que el fenómeno parezca desarrollarse más lentamente.

«Es un fenómeno llamado dilatación temporal cosmológica», detalla Graham. «Mientras la luz viaja por el espacio en expansión, su longitud de onda se alarga, al igual que el propio tiempo».

Gracias a observatorios de largo seguimiento como el ZTF y el Catalina Real-Time Transient Survey, los investigadores pueden estudiar eventos de este tipo a lo largo de varios años.

En este caso, siete años en la Tierra equivalen a solo dos en el entorno del agujero negro, de modo que los astrónomos están observando la erupción de agujero negro a una cuarta parte de su velocidad real.

Un posible evento de disrupción por marea (TDE)

Para determinar la causa de esta deslumbrante erupción de agujero negro, los investigadores analizaron múltiples posibilidades y concluyeron que lo más probable es que se trate de un evento de disrupción por marea (TDE, por sus siglas en inglés).

Este tipo de suceso ocurre cuando la gravedad de un agujero negro supermasivo desgarra una estrella que se acerca demasiado, alimentándose lentamente de ella mientras cae en espiral hacia el horizonte de sucesos.

El hecho de que el brillo de J2245+3743 aún persista sugiere que la estrella no ha sido aún completamente devorada, sino que se encuentra en pleno proceso de ser absorbida.

«Es como un pez atrapado a medio camino en la garganta de una ballena», compara Graham.

Si esta erupción de agujero negro se debe a un TDE, los científicos estiman que la estrella original tenía una masa al menos 30 veces superior a la del Sol.

El anterior récord de un TDE, conocido como Scary Barbie, fue 30 veces menos intenso y su estrella progenitora tenía solo entre tres y diez masas solares.

El nuevo registro demuestra que algunos agujeros negros pueden consumir estrellas mucho más grandes de lo que se pensaba, liberando una cantidad de energía casi inimaginable.

La erupción de agujero negro más brillante jamás registrada

De los cerca de 100 TDE observados hasta ahora, la mayoría no se produce en núcleos galácticos activos.

Los AGN están rodeados por enormes discos de gas y polvo que alimentan al agujero negro central y pueden enmascarar las erupciones de agujero negro, dificultando su detección. Sin embargo, el reciente destello de J2245+3743 fue tan colosal que resultó imposible pasarlo por alto.

En 2018, tras su detección inicial, los investigadores emplearon el telescopio Hale de 200 pulgadas del Observatorio Palomar para obtener su espectro, sin encontrar nada fuera de lo común.

En 2023, al notar que el brillo disminuía más lentamente de lo esperado, obtuvieron un nuevo espectro con el Observatorio W. M. Keck en Hawái, que reveló la luminosidad extrema de este AGN.

«Era esencial confirmar que este objeto era realmente tan brillante», señala la coautora K. E. Saavik Ford, profesora en el Graduate Center de la City University of New York y colaboradora del Museo Americano de Historia Natural.

Se barajó la posibilidad de que el objeto estuviera emitiendo luz en un haz dirigido hacia nosotros, pero los datos del satélite WISE de la NASA descartaron esa opción. Finalmente, los investigadores confirmaron que J2245+3743 representaba la erupción de agujero negro más brillante jamás registrada.

«Si convirtiéramos todo el Sol en energía, usando la famosa ecuación de Einstein E = mc², obtendríamos la cantidad de energía liberada por esta erupción de agujero negro desde que comenzó a observarse», añade Ford.

Un hallazgo que redefine nuestra comprensión del Cosmos

Una vez establecido el brillo sin precedentes del evento, el equipo exploró sus posibles causas.

«Las supernovas no son lo suficientemente luminosas para explicar esto», afirma Ford. «Lo más probable es que estemos viendo cómo un agujero negro supermasivo destroza lentamente una estrella gigante».

Las estrellas tan masivas son raras, pero en el entorno del disco de un AGN pueden crecer más de lo habitual.

«La materia del disco se acumula sobre las estrellas cercanas, aumentando su masa», explica Ford.

Detectar una erupción de agujero negro de tales proporciones sugiere que sucesos similares podrían estar ocurriendo en otros rincones del Cosmos. Los investigadores esperan analizar más datos del ZTF para encontrar nuevos casos, y el futuro Observatorio Vera C. Rubin podría descubrir más eventos de este tipo.

«Nunca habríamos encontrado un fenómeno tan raro sin el ZTF», concluye Graham. «Llevamos siete años observando el cielo con este instrumento, y eso nos permite entender cómo se comportan y evolucionan las erupciones de agujero negro a lo largo del tiempo».

El hallazgo no solo establece un récord de luminosidad, sino que también ofrece una oportunidad única para estudiar cómo los agujeros negros consumen materia y cómo estos procesos afectan la evolución de las galaxias en el Universo primitivo.

Fuente: Black Hole Flare is Biggest and Most Distant Seen