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Los astrónomos han identificado un chorro de agujero negro extremadamente brillante, a medio camino del universo, que apunta directamente hacia la Tierra. Créditos: Dheeraj Pasham, Matteo Lucchini y Margaret Trippe. Un agujero negro puede lanzar un potente chorro relativista después de interrumpir maréticamente una estrella. Si este chorro se alinea fortuitamente con nuestra línea de visión, el brillo se incrementa por Doppler en varios órdenes de magnitud. Por lo tanto, estos eventos de disrupción relativista en el eje tienen el potencial de revelar agujeros negros cosmológicos quiescentes. Son bancos de pruebas ideales para comprender los mecanismos radiativos que operan en los chorros super-Eddington.
A principios de este año, el equipo -dirigido por investigadores de la NASA, Caltech y otros lugares- informó de la detección de un destello extraordinario en una parte del cielo donde no se había observado tal luz la noche anterior. Para obtener más detalles, múltiples telescopios se centraron en la señal para recopilar más datos a través de múltiples longitudes de onda en las bandas de rayos X, ultravioleta, óptica y de radio para ver qué podía producir una cantidad de luz tan enorme.
Ahora, los astrónomos del MIT han determinado una fuente probable de la señal. En un nuevo estudio, informan de que la señal, denominada AT 2022cmc, se originó en un chorro relativista de materia que sale de un agujero negro supermasivo a una velocidad cercana a la de la luz.
El brillo de AT 2022cmc supera el de cualquier TDE encontrado hasta la fecha. La fuente es también la TDE más lejana descubierta hasta ahora, situada a más de la mitad del universo, a una distancia de 8.500 millones de años luz. Es la cuarta TDE potenciada por Doppler que se ha detectado. Además, es la primera TDE descubierta mediante un estudio óptico del cielo.
Los astrónomos señalaron que "el chorro del agujero negro puede estar apuntando directamente hacia la Tierra, lo que hace que la señal parezca más brillante que si el chorro apuntara en cualquier otra dirección". El efecto es el "refuerzo Doppler" y es similar al sonido amplificado de una sirena que pasa".
El coautor Matteo Lucchini, postdoctorado en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, dijo: "Sabemos que hay un agujero negro supermasivo por galaxia, y que se formaron muy rápidamente en el primer millón de años del universo. Eso nos dice que se alimentan muy rápido, aunque no sabemos cómo funciona ese proceso de alimentación. Por eso, fuentes como la TDE pueden ser una buena sonda para saber cómo ocurre ese proceso".
Tras el descubrimiento inicial de AT 2022cmc, los astrónomos se centraron en la señal utilizando el programa de exploración de la composición interior de las estrellas de neutrones (NICER). Lo que encontraron fue que la fuente era demasiado brillante. En concreto, el evento era 00 veces más potente que el resplandor más potente de una explosión de rayos gamma.
El científico investigador Dheeraj "DJ" Pasham dijo: "Fue extraordinario".
Posteriormente, los astrónomos reunieron observaciones de otros telescopios de rayos X, radio, ópticos y UV y siguieron la actividad de la señal durante las siguientes semanas. Lo que observaron fue: la extrema luminosidad de la señal en la banda de rayos X. Descubrieron que las emisiones de rayos X de AT 2022cmc oscilaron ampliamente por un factor de 500 durante unas pocas semanas.
Los astrónomos señalaron: "Una actividad de rayos X tan extrema debe ser impulsada por un "episodio de acreción extrema", un evento que genera un enorme disco agitado, como el de un evento de disrupción de marea, en el que una estrella destrozada crea un remolino de escombros al caer en un agujero negro".
"De hecho, la luminosidad en rayos X de AT 2022cmc era comparable, aunque más brillante, a la de tres TDEs detectados anteriormente. Estos eventos brillantes generaron por casualidad chorros de materia que apuntaban directamente hacia la Tierra". Los investigadores se preguntaron: Si la luminosidad de AT 2022cmc es el resultado de un chorro similar que apunta a la Tierra, ¿a qué velocidad debe moverse el chorro para generar una señal tan brillante? Para responder a esto, Lucchini modeló los datos de la señal, asumiendo que el evento involucraba un chorro dirigido directamente hacia la Tierra".
La velocidad del chorro es el 99,99% de la velocidad de la luz, informaron los astrónomos. Y para generar esos chorros, un agujero negro debe estar en una fase extremadamente activa, lo que Pasham describe como un "frenesí de hiperalimentación".
Fuentes, créditos y referencias:
Pasham, D.R., Lucchini, M., Laskar, T. et al. The Birth of a Relativistic Jet Following the Disruption of a Star by a Cosmological Black Hole. Nat Astron (2022). doi.org/10.1038/s41550-022-01820-x
Fuente: MIT