La luz polarizada revela el destino final de la estrella espaguetizada por un agujero negro

Agrandar / Cuando una estrella (rastro rojo) se acerca demasiado a un agujero negro (izquierda), puede fragmentarse o fragmentarse debido a la fuerte gravedad. Parte de la materia de la estrella se arremolina alrededor del agujero negro, como el agua en un desagüe, emitiendo grandes cantidades de rayos X (azul). NASA/CXC/M. Weiss En 2019, cuando los astrónomos observaron por primera vez que una estrella se trituraba o se «espaguetizaba» después de acercarse demasiado a un agujero negro masivo, descubrieron que gran parte del material de la estrella estaba siendo arrastrado por un fuerte viento a través de la luz óptica. emitida por él fue lanzada hacia afuera. Ahora, astrónomos de la Universidad de California, Berkeley (UCB) han analizado la polarización de esta luz para determinar que la nube probablemente era esféricamente simétrica, agregando más evidencia de la presencia de este fuerte viento. «Esta es la primera vez que alguien ha deducido la forma de la nube de gas alrededor de una estrella espaguetizada por mareas», dijo el coautor Alex Filippenko, astrónomo de la UCB. Los últimos hallazgos aparecen en un artículo reciente publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Como informamos anteriormente, aunque los agujeros negros también son comedores de desorden, un objeto que cruza el horizonte de eventos de un agujero negro, incluida la luz, es tragado y no puede escapar. Esto significa que parte de la materia de un objeto en realidad está siendo expulsada en un poderoso chorro. Si ese objeto es una estrella, el proceso de trituración (o «espaguetización») por la intensa atracción gravitacional de un agujero negro tiene lugar fuera del horizonte de eventos, y parte de la masa original de la estrella es expulsada violentamente hacia afuera. Esto puede formar un anillo giratorio de materia (también conocido como disco de acreción) alrededor del agujero negro, emitiendo potentes rayos X y luz visible. Los chorros son una forma para que los astrónomos infieran indirectamente la presencia de un agujero negro. En 2018, los astrónomos anunciaron la primera imagen directa de las secuelas de una estrella destrozada por un agujero negro 20 millones de veces más masivo que nuestro Sol, en un par de galaxias en colisión llamadas Arp 299, a unos 150 millones de años luz de la Tierra. Un año después, los astrónomos registraron los últimos estertores de muerte de una estrella siendo destrozada por un agujero negro supermasivo en uno de esos eventos de interrupción de mareas (TDE) denominado AT 2019qiz. La estrella se desgarró, alimentando o acumulando aproximadamente la mitad de su masa en un agujero negro de 1 millón de veces la masa del Sol, y la otra mitad fue expulsada hacia el exterior. Estos intensos destellos de luz a menudo se ocultan detrás de una cortina de polvo y escombros interestelares, lo que dificulta que los astrónomos los estudien de cerca. Pero AT 2019qiz se detectó justo después de que la estrella fuera triturada el año pasado, lo que facilita el estudio en detalle antes de que esta cortina de polvo y escombros se formara por completo. Los astrónomos realizaron observaciones de seguimiento en todo el espectro electromagnético durante los siguientes seis meses, utilizando múltiples telescopios en todo el mundo. Estas observaciones proporcionaron la primera evidencia directa de que el gas que sale durante la interrupción y la acumulación produce las fuertes emisiones ópticas y de radio observadas anteriormente. anuncio publicitario

Agrandar / Representación artística de una estrella distorsionada en el tiempo por la intensa gravedad de un agujero negro supermasivo. Los astrónomos sabían que la luz óptica emitida tenía una ligera polarización del 1 por ciento, según las observaciones del Telescopio Shane de 3 metros en el Observatorio Lick cerca de San José, California; El observatorio incluye un espectrógrafo para determinar la polarización de la luz óptica. La luz se habría polarizado después de dispersarse de los electrones en la nube de gas. Dada la distancia de tales TDE, generalmente solo aparecen como un punto de luz, y la polarización es una de las pocas propiedades indicativas de las formas de los objetos. Según el coautor Kishore Patra, gran parte de la luz emitida por el disco de acreción habría comenzado en el régimen de rayos X, pero a medida que atravesaba la nube de gas, esa luz se perdió gracias a diversas formas de dispersión, absorción y reposición. -emisión que eventualmente emerge en el régimen óptico. «La dispersión final determina el estado de polarización del fotón», dice Patra. «Entonces, al medir la polarización, podemos deducir la geometría de la superficie donde ocurre la dispersión final». Según las mediciones de polarización de octubre de 2019, que mostraron polarización cero, los científicos de Berkeley calcularon que la luz de una nube esférica con un radio de superficie de unas 100 unidades astronómicas (au), que es unas 100 veces más grande que la órbita de la Tierra un mes después, mostró un 1 por ciento de polarización de la luz, lo que indica que la nube se había adelgazado y una ligera asimetría». Esta observación descarta una clase de soluciones que se han propuesto teóricamente, y nos da una restricción más fuerte sobre lo que le sucede al gas alrededor de un agujero negro», dijo Patra. «La gente ha visto otra evidencia de que el viento proviene de estos eventos, y creo que este estudio de polarización definitivamente refuerza esa evidencia, es decir en el sentido de que no obtendrías geometría esférica sin tener una cantidad suficiente de viento. El hecho interesante aquí es que una porción significativa del material en la estrella que gira en espiral hacia adentro eventualmente no cae en el agujero negro, es arrastrado por el agujero negro”. DOI: Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 2022. 10.1093/mnras/stac1727 (Acerca de los DOI).