Una nueva investigación del profesor de física y astronomía del College of Charleston Chris Fragile puede ayudar a los científicos a descubrir más sobre los agujeros negros de masa intermedia y las actividades que los rodean.

La investigación de Fragile, que pronto aparecerá en el Astrophysics Journal, involucra estrellas u otros objetos celestes que se mueven demasiado cerca de un agujero negro, lo que resulta en que el objeto sea destrozado por las fuerzas de marea extremas del agujero negro. Durante estos violentos "eventos de interrupción de las mareas" (TDE), el objeto que se rompe se estira y comprime simultáneamente en direcciones opuestas. Si el objeto es una estrella enana blanca, que es el núcleo muerto de una estrella similar al Sol, la compresión puede ser suficiente para reavivar brevemente la fusión nuclear, en cierto sentido, devolviendo la vida a la enana blanca, aunque solo sea por unos segundos.

Para que esto suceda, dice frágil, la enana blanca debe pasar relativamente cerca (dentro del "radio de marea") a un agujero negro de masa intermedia (IMBH), uno sobre 1, 000 a 10, 000 veces la masa del Sol. Esto se debe a que el tamaño de un agujero negro (y su radio de marea) se correlaciona con su masa. Si el agujero negro tiene muy poca masa, su radio de marea es más pequeño que el tamaño de la enana blanca, por lo que inicialmente el agujero negro es tragado por la enana blanca. Si el agujero negro tiene demasiada masa, será tan grande que la enana blanca pasará al interior antes de que las fuerzas de la marea se vuelvan lo suficientemente fuertes como para interrumpirlo.

Si bien se han descubierto un gran número de agujeros negros de "masa estelar" y "supermasivos", Fragile dice que actualmente hay poca evidencia de sus primos de masa intermedia.

"Es importante saber cuántos agujeros negros de masa intermedia existen, ya que esto ayudará a responder la pregunta de dónde vienen los agujeros negros supermasivos, ", dice Fragile." Encontrar agujeros negros de masa intermedia a través de eventos de interrupción de las mareas sería un avance tremendo ".

Los eventos de interrupción de las mareas a veces son capaces de producir enormes estallidos electromagnéticos y señales de ondas gravitacionales potencialmente detectables. Hasta ahora, sólo una docena de descubrimientos han mostrado las firmas de un evento de interrupción de las mareas, y ninguno de ellos parece ser la alteración de una enana blanca. Sin embargo, dice frágil, estos eventos son un objetivo principal de muchas misiones actuales y futuras, incluida la Encuesta automatizada de All Sky para SuperNovae (ASASSN), la Fábrica de Transitorios Palomar Intermedia, y el Large Synoptic Survey Telescope (LSST).

Si bien parte del material arrancado del objeto interrumpido finalmente será tragado ("acrecido") por el agujero negro, una fracción significativa será arrojada al espacio circundante como escombros sueltos. Estos escombros pueden eventualmente asimilarse a las futuras generaciones de estrellas y planetas, por lo que su composición química puede tener importantes consecuencias. La quema nuclear que tiene lugar durante la interrupción de las mareas de una estrella enana blanca provoca cambios significativos en su composición química. convirtiendo la mayor parte del helio, carbón, y oxígeno de una enana blanca típica en elementos más cercanos al hierro en la tabla periódica.

Las interrupciones de las mareas de las estrellas enanas blancas por los agujeros negros de masa intermedia ahora se están estudiando con la ayuda de simulaciones por computadora. dice Frágil. Uno de esos conjuntos de simulaciones ha confirmado que la quema nuclear es un resultado común, con eficiencias de conversión de masa de hasta el 60 por ciento. La eficiencia y los elementos producidos dependen sensiblemente de qué tan cerca se acerque la enana blanca al agujero negro. con enfoques más distantes que producen preferentemente calcio y enfoques más cercanos que producen hierro. Las interrupciones simuladas también generan breves ráfagas de ondas gravitacionales, de una frecuencia y amplitud que pueden ser detectables con futuros instrumentos. A partir de ahora, Estas son las simulaciones tridimensionales de mayor resolución de eventos de interrupción de las mareas.

Esta investigación será útil para caracterizar los futuros eventos de interrupción de las mareas y establecer restricciones sobre la prevalencia de los agujeros negros de masa intermedia.