Un equipo de astrónomos, liderado por investigadores de la Universidad de Belfast y apoyado por telescopios como el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA, ha realizado un descubrimiento sorprendente: un agujero negro supermasivo no solo ha destrozado una estrella, sino que está utilizando los restos de esta para embestir repetidamente a otra estrella o un agujero negro más pequeño cercano. Este hallazgo ayuda a conectar dos fenómenos cósmicos previamente incomprendidos y nos ofrece una visión única del entorno violento y extremo alrededor de los agujeros negros supermasivos.
El origen del fenómeno: el evento de disrupción de marea (TDE)
En 2019, un telescopio óptico en California capturó un destello de luz que resultó ser un «evento de disrupción de marea» o TDE, una ocurrencia rara donde un agujero negro destruye una estrella debido a sus fuerzas gravitacionales extremas. Este evento, denominado AT2019qiz, dejó como legado un disco de restos estelares que comenzó a expandirse alrededor del agujero negro.
Este tipo de eventos es raro y violento: cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro, las fuerzas gravitacionales la estiran y desintegran, dejando sus restos orbitando como una nube de gas caliente y brillante. En el caso de AT2019qiz, este disco de restos se ha expandido en los últimos años, alcanzando finalmente la órbita de un segundo objeto estelar, posiblemente una estrella o un pequeño agujero negro, que solía orbitar a una distancia segura del agujero negro supermasivo.
El disco estelar como «campo de batalla»
Este nuevo descubrimiento fue documentado a través de varios telescopios, como el Chandra, el Hubble y el NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), entre otros. Gracias a las observaciones combinadas de estos telescopios, los investigadores han podido confirmar que cada vez que el segundo objeto se adentra en el disco de restos, provoca una explosión de rayos X. Estas colisiones generan destellos en el espectro de rayos X que Chandra ha captado en múltiples ocasiones, como un reloj cósmico.
El investigador principal del estudio, Matt Nicholl de la Universidad de Belfast, utiliza una analogía para explicar el fenómeno: «Es como si un clavadista saltara repetidamente en una piscina, creando una salpicadura cada vez que entra al agua». En este caso, la estrella u objeto es como el clavadista, y el disco de restos es la piscina que crea un destello de gas y rayos X con cada impacto. Las observaciones de NICER revelaron que estos impactos ocurren aproximadamente cada 48 horas.
La relación entre los eventos TDE y las erupciones cuasi-periódicas (QPE)
Uno de los descubrimientos más importantes de este estudio es la conexión entre los eventos de disrupción de marea (TDE) y otro fenómeno cósmico conocido como «erupciones cuasi-periódicas» o QPE. Estas erupciones, detectadas en el espectro de rayos X, se observan de manera regular en entornos cercanos a agujeros negros supermasivos, aunque hasta ahora su causa era incierta. La investigación actual sugiere que estas erupciones pueden originarse cuando un objeto en órbita choca contra el disco de restos de un TDE, lo que produce explosiones de rayos X periódicas. Este hallazgo podría explicar algunos de los QPE observados en el universo.
Revelaciones y observaciones con telescopios espaciales
La colaboración de telescopios, como el NICER y el Hubble, ha permitido a los científicos estudiar la evolución del disco de restos con gran detalle. Las observaciones en el espectro ultravioleta realizadas por el Hubble permitieron a los investigadores medir el tamaño del disco. Descubrieron que, después de varios años, el disco se ha expandido lo suficiente como para alcanzar la órbita de cualquier objeto que gire alrededor del agujero negro en un periodo de aproximadamente una semana o menos, provocando colisiones.
El Observatorio Swift y el AstroSat de la India también contribuyeron a este descubrimiento al corroborar la periodicidad de los destellos en el espectro de rayos X. La cooperación entre estos telescopios espaciales demuestra la importancia de las misiones internacionales en la comprensión de fenómenos cósmicos extremos.
Implicaciones para la astronomía y futuras investigaciones
Este descubrimiento tiene amplias implicaciones para la astronomía moderna. El hecho de poder relacionar los TDE con las QPE abre nuevas puertas para la investigación de estos fenómenos en otras galaxias. Además, este estudio resalta la importancia de monitorear las órbitas de objetos estelares alrededor de agujeros negros, ya que pueden proporcionar información crucial sobre la frecuencia de estos eventos de colisión y la distribución de masas en entornos de agujeros negros.
Este tipo de investigación también ayudará a los astrónomos a identificar futuros objetivos para los observatorios de ondas gravitacionales. Al detectar más QPE relacionadas con los TDE, los científicos podrán medir la prevalencia de estos eventos y estimar las distancias de los objetos en órbitas cercanas a los agujeros negros. En última instancia, algunos de estos objetos pueden convertirse en objetivos prioritarios para observatorios futuros dedicados a las ondas gravitacionales, que serán capaces de detectar estos eventos cósmicos de colisión con una precisión sin precedentes.
La importancia de la colaboración científica global
Este avance es un ejemplo de cómo la colaboración entre distintos telescopios y países contribuye a resolver los grandes misterios del universo. La NASA, a través de su programa Chandra, gestiona la operación de este observatorio desde el Centro Marshall de Vuelo Espacial, mientras que el Observatorio Astrofísico Smithsonian maneja las operaciones científicas en Cambridge, Massachusetts. La colaboración entre observatorios de distintos países no solo permite una visión más completa del universo, sino que también fomenta el desarrollo de tecnologías avanzadas que beneficiarán futuras investigaciones astronómicas.
Un vistazo al caos del cosmos
El descubrimiento de que un agujero negro supermasivo ha destruido una estrella y utiliza sus restos para golpear a otra estrella o agujero negro más pequeño nos da una perspectiva impresionante de la violencia inherente al cosmos. Los TDE y las QPE, anteriormente fenómenos desconectados, ahora parecen estar relacionados, revelando la compleja dinámica que existe en las cercanías de los agujeros negros supermasivos.
Este estudio, publicado en la prestigiosa revista Nature, representa un hito en la comprensión de estos fenómenos, y plantea nuevas preguntas sobre la vida y muerte de las estrellas en las proximidades de estos gigantes cósmicos. La ciencia continúa desentrañando los misterios del universo, y cada descubrimiento es un paso más hacia la comprensión de la estructura y la historia del cosmos.
Este artículo representa solo un vistazo inicial a los eventos extremos que ocurren cerca de los agujeros negros y promete inspirar futuras investigaciones y tecnologías de observación espacial que nos acerquen aún más a desvelar los secretos del universo.