En la figura vemos un corte transversal de lo que sucede cuando el material de la estrella rota es devorado por el agujero negro. El material forma un disco de acreción (disco). Hay demasiado material para que pase al agujero negro de una vez. Se calienta en el proceso y emite grandes cantidades de luz y radiación, visible desde la Tierra (flecha doble). El modelo de computadora de la Dra. Jane Dai tiene en cuenta la diferencia en el ángulo de visión de la Tierra, lo que significa que ahora podemos categorizar correctamente las variaciones en las observaciones. Esto significa que podemos estudiar las propiedades del agujero negro, y aprender sobre un cuerpo celeste que de otro modo no podríamos ver. Crédito:Instituto Niels Bohr
Una estrella que se acerque demasiado al agujero negro supermasivo en el centro de su galaxia será destrozada por la gravedad del agujero negro en un cataclismo violento llamado evento de interrupción de mareas (TDE), produciendo una llamarada brillante de radiación. Un nuevo estudio dirigido por astrofísicos teóricos del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y UC Santa Cruz proporciona un modelo unificado que explica las observaciones recientes de estos eventos extremos.
El estudio revolucionario, publicado en Cartas de revistas astrofísicas , proporciona una nueva perspectiva teórica para un campo de investigación en rápido crecimiento.
"Solo en la última década más o menos hemos podido distinguir los TDE de otros fenómenos galácticos, y el nuevo modelo nos proporcionará el marco básico para comprender estos eventos raros, "dijo el coautor Enrico Ramirez-Ruiz, profesor y catedrático de astronomía y astrofísica en UC Santa Cruz y profesor Niels Bohr en la Universidad de Copenhague.
En la mayoría de las galaxias, el agujero negro central está inactivo, no consumir activamente ningún material y, por tanto, no emitir luz. Los eventos de interrupción de las mareas son raros, solo ocurre una vez cada 10, 000 años en una galaxia típica. Cuando una estrella desafortunada se desgarra, sin embargo, el agujero negro está "sobrealimentado" con escombros estelares durante un tiempo y emite una intensa radiación.
"Es interesante ver cómo los materiales llegan al agujero negro en condiciones tan extremas, "dijo la primera autora Jane Lixin Dai, profesor asistente en la Universidad de Copenhague, quien dirigió el estudio. "Mientras el agujero negro se come el gas estelar, se emite una gran cantidad de radiación. La radiación es lo que podemos observar, y usándolo podemos entender la física y calcular las propiedades del agujero negro. Esto hace que sea extremadamente interesante buscar eventos de interrupción de las mareas ".
Si bien se espera que ocurra la misma física en todos los eventos de interrupción de las mareas, unas dos docenas de las cuales se han observado hasta ahora, las propiedades observadas de estos eventos han mostrado una gran variación. Algunos emiten principalmente rayos X, mientras que otros emiten principalmente luz visible y ultravioleta. Los teóricos han estado luchando por comprender esta diversidad y ensamblar diferentes piezas del rompecabezas en un modelo coherente.
Ángulo de visión
En el nuevo modelo, es el ángulo de visión del observador lo que explica las diferencias en las observaciones. Las galaxias están orientadas aleatoriamente con respecto a la línea de visión de los observadores en la Tierra, que ven diferentes aspectos de un evento de interrupción de las mareas dependiendo de su orientación.
"Es como si hubiera un velo que cubre parte de una bestia, "Explicó Ramírez-Ruiz." Desde algunos ángulos vemos una bestia expuesta, pero desde otros ángulos vemos una bestia cubierta. La bestia es la misma pero nuestras percepciones son diferentes ".
El modelo desarrollado por Dai y sus colaboradores combina elementos de la relatividad general, campos magnéticos, radiación, e hidrodinámica de gases. Muestra lo que los astrónomos pueden esperar ver al ver los eventos de interrupción de las mareas desde diferentes ángulos, permitiendo a los investigadores encajar diferentes eventos en un marco coherente.
Se espera que los proyectos de estudio planeados para los próximos años proporcionen muchos más datos sobre los eventos de interrupción de las mareas y ayuden a expandir en gran medida este campo de investigación. según Dai. Estos incluyen la encuesta transitoria Young Supernova Experiment (YSE), dirigido por el Centro de Cosmología DARK en el Instituto Niels Bohr y UC Santa Cruz, y los Grandes Telescopios de Levantamiento Sinóptico que se están construyendo en Chile.
“Observaremos cientos o miles de eventos de interrupción de las mareas en unos pocos años. Esto nos dará muchos 'laboratorios' para probar nuestro modelo y usarlo para comprender más sobre los agujeros negros, "Dijo Dai.
Además de Dai y Ramirez-Ruiz, los coautores incluyen a Jonathan McKinney, Nathaniel Roth, y Cole Miller en la Universidad de Maryland, College Park. Se emplearon herramientas computacionales de última generación para resolver el rompecabezas, y las simulaciones fueron realizadas por Dai y Roth en el gran clúster de computadoras recientemente adquirido que fue posible gracias a una subvención de la Fundación Villum para Jens Hjorth, director del Centro de Cosmología DARK, así como agrupaciones financiadas por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y la NASA.
