Un equipo de astrónomos ha observado una estrella en una galaxia distante interactuando repetidamente con una estrella masiva Agujero negro.

Inicialmente, se pensaba que la estrella había sido destruida en 2018, pero sobrevivió y desde entonces ha realizado pases periódicos cerca, lo que provocó que el agujero negro consumiera más material. Este estudio en curso proporciona información sobre la dinámica de los agujeros negros y su capacidad para perturbar y absorber cuerpos celestes cercanos.

Comer en un agujero negro: prediciendo comidas celestiales

Los astrónomos han podido predecir correctamente cuándo un agujero negro gigante terminará su última comida y también predijeron cuándo será su próximo refrigerio.

Utilizando nuevos datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y del Observatorio Neil Girls Swift, así como del Observatorio de la Agencia Espacial Europea

Este hallazgo se basa en estudios de un agujero negro supermasivo (alrededor de 50 millones de veces la masa del Sol) en el centro de una galaxia ubicada a unos 860 millones de años luz de la Tierra.

Un superviviente estelar inusual: un festín recurrente de agujeros negros

En 2018, el estudio óptico automatizado de supernovas de todo el cielo observó que este sistema se volvía más brillante. Y después de monitorearlo usando NASAInvestigadores del observatorio NICER (Neutron Star Inner Star Formation Explorer) de la NASA, el Observatorio Chandra y el . Llamaron al evento de ruptura de marea AT2018fyk.

A medida que el material de la estrella destruida se acercaba al agujero negro, se calentaba y producía rayos X y radiación ultravioleta. Estas señales luego se desvanecieron, lo que indica que no quedaba nada de la estrella para que el agujero negro lo digiera.

La danza cósmica de una estrella con un agujero negro

Sin embargo, después de unos dos años, los rayos X y la radiación ultravioleta de la galaxia volvieron a ser más brillantes. Según los astrónomos, la explicación más probable es que la estrella pudo haber escapado de la atracción gravitacional inicial del agujero negro y luego entró en una órbita muy elíptica con el agujero negro. Durante su segundo acercamiento al agujero negro, se atrajo más material, produciendo más rayos X y radiación ultravioleta.

Estos resultados fueron publicados en Documento 2023 en Cartas de revistas astrofísicas Dirigido por Thomas Weavers de Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial En Baltimore.

Futuras vacaciones: prediciendo la actividad de los agujeros negros

“Al principio, pensamos que se trataba de un caso normal de un agujero negro que destrozaba por completo una estrella”, dijo Wevers, “pero en cambio, la estrella parece vivir para morir otro día”.

Basándose en lo que aprendieron sobre la estrella y su órbita, Wevers y su equipo predijeron que la segunda comida del agujero negro terminaría en agosto de 2023 y solicitaron el tiempo de observación del Chandra para verificarlo.

“Una señal clara de que este refrigerio estelar ha terminado sería una caída repentina en “El año pasado, el agujero negro se limpiaba la boca y lo alejaba de la mesa”.

Los nuevos datos obtenidos por Chandra y Swift después de que se complete la investigación en 2023 brindan a los investigadores una mejor estimación de cuánto tiempo le toma a la estrella completar su órbita y los futuros tiempos de alimentación del agujero negro. Determinan que la estrella se acerca al agujero negro aproximadamente una vez cada tres años y medio.

“Creemos que la tercera comida del agujero negro, si queda algo de la estrella, comenzará entre mayo y agosto de 2025 y durará unos dos años”, dijo el coautor del nuevo artículo, Eric Coughlin, de la Universidad de Syracuse en Nueva York. . “Esta comida probablemente fue más un refrigerio que una comida completa porque la segunda comida fue más pequeña que la primera y la estrella se está reduciendo”, añadió.

Los autores creen que la estrella condenada iba originalmente acompañada de otra estrella cuando se acercaba al agujero negro. Pero cuando el dúo estelar se acercó demasiado al agujero negro, la gravedad del agujero negro separó las dos estrellas. Uno de ellos entró en órbita con el agujero negro y el otro fue lanzado al espacio a gran velocidad.

“La estrella afectada se vio obligada a realizar un cambio radical en sus compañeras: de otra estrella a un agujero negro gigante”, dijo la coautora del estudio Muriel Gullo de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore. “Su compañera estelar sobrevivió, pero no. .”

El equipo planea seguir AT2018fyk durante el mayor tiempo posible para estudiar el comportamiento de un sistema tan extraño.

Para obtener más información sobre este descubrimiento, consulte Descifrando el reloj cósmico en los patrones de alimentación de los agujeros negros.

Referencia: “Un posible segundo cierre de AT2018fyk: un calendario orbital actualizado de la estrella sobreviviente bajo el modelo de evento de interrupción de marea parcial recurrente” por Dheeraj Basham, E.R. Coughlin y M. Gullo y T. Weavers, C.J. Nixon y Jason T. Hinkle y A. Bandopadhyay, 14 de agosto de 2024, Cartas de revistas astrofísicas.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad57b3

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA gestiona el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian gestiona la ciencia desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.