Una colaboración entre la Universidad de Turku, Finlandia, y el Instituto de Astrofísica de Andalucía ha fotografiado por primera vez cómo un agujero negro devora una estrella y se produce un chorro relativista. Además, es la primera vez que se observa este tipo de erupción de forma directa, según explican en un artículo publicado hoy en la revista Science.
El descubrimiento se ha realizado a 150 millones de años luz, en una de las galaxias de Arp 299, que son dos galaxias que están colisionando. En el centro de una de ellas, Arp 299B, su agujero negro ha engullido parte de una estrella y ha soltado parte de la materia de esta en forma de erupción o chorro, a lo que se le llama chorro relativista. Pero ¿cómo ha sucedido? ¿Y qué es un chorro relativista?
La estrella es parecida al Sol, "pero más pesada", es decir, calculan que entre 2 y 6,5 veces más pesada que nuestro Sol. Y el agujero negro, que se encuentra en el centro de la galaxia, es de tipo supermasivo y puede tener "millones, incluso miles de millones de veces la masa del Sol", según el co-autor principal del estudio Miguel Pérez-Torres. Particularmente esta tiene "una masa del orden de 20 millones de soles", explica el científico.
La estrella pasó cerca del agujero negro y "la mitad del astro salió despedido para no volver nunca más", mientras que la otra mitad "cayó bajo la atracción gravitacional del agujero". Y lo hace de una manera peculiar: "en forma de discos" que giran alrededor del objeto como pueden ser los anillos de Saturno, "solo que en este caso apenas tarda unos días, semanas, o meses en formarse, mientras los otros han tardado millones de años". Esta materia que gira en torno al agujero negro "eventualmente va a ir cayendo, pero el agujero lo digiere mal y vomita", ejemplifica el investigador. Este vómito sería el chorro relativista, que aparece para equilibrar el sistema ya que el agujero negro está tragando demasiado: "Es una forma de liberar materia que se le atragantaría al sistema, que de este modo se estabiliza". El chorro está formado por electrones relativistas, es decir, "partículas con carga, que se mueven a velocidades muy grandes, cercanas a la velocidad de la luz, y que siguen las líneas del campo magnético en torno al agujero negro".
Este tipo de chorros relativistas son habituales en cuásares, solo que en su caso no tragan estrellas sino "gas y polvo que tienen alrededor", explica Pérez-Torres. Sin embargo, "es la primera vez que vemos directamente la formación y evolución de uno de estos chorros, producido por un agujero negro supermasivo que devora una estrella".
¿Y cuánto tiempo tarda en producirse este fenómeno? Este proceso no sucede en un instante, "depende de la masa de la estrella y de la del agujero negro", comenta el co-autor principal del estudio. "Por esto, puede ser tan corto como unos pocos días y tan largo como unos pocos meses; en un caso extremo, hasta un año", añade.
La supernova que escondía un agujero negro
Los investigadores no iban buscando este fenómeno en particular, pero sí que estaban observando este objeto desde hace años. La colaboración entre Pérez-Torres y Seppo Mattila, de la Universidad de Turku, comenzó cuando el español leyó un artículo del finés en 2008 sobre el descubrimiento en infrarrojos de supernovas en otra galaxia. Se dio cuenta de que ambos tenían objetivos similares, aunque utilizaban herramientas diferentes (Pérez-Torres usa radio) y le ofreció investigar juntos. "Nos dimos cuenta de que teníamos esta galaxia en común y Seppo me comentó que en imágenes de 2005 se había visto lo que parecía una supernova superbrillante, yo también la tenía localizada. Pero me dijo que seguía siendo muy brillante y que podía ser algo extraordinario, así que nos centramos en este objeto". Gracias a esto han podido dar con este descubrimiento: lo que en un principio parecía una supernova superbrillante en realidad era un agujero negro. "El chorro fue el punto eureka", ya que gracias a esto se dieron cuenta de que no estaban mirando un astro.
Los investigadores de este estudio han utilizado una red de radiotelescopios que de manera combinada tienen la resolución angular, es decir, "la capacidad de distinguir detalles equivalentes a tener un radiotelescopio del tamaño de la Tierra", señala el co-autor del estudio. La combinación de datos de los radiotelescopios ha sido fundamental "para poner como escenario más probable el del desgarro de una estrella", afirma el investigador. "Ha sido una sorpresa no buscada", comenta. "Ya cuando lo vimos pensamos que se podía tratar de un desgarro de una estrella y fuimos capaces de, primero con las imágenes, eliminar de golpe un montón de ellas y combinado con las imágenes del infrarrojo, que da menos detalle que la radio, hemos podido eliminar otros escenarios ya que nos muestra las energías involucradas".
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"Los astrónomos buscaban estos chorros en longitudes de onda visibles, es decir, que nosotros vemos" y no los habían encontrado hasta el momento. Mientras que estos investigadores estaban centrado en supernovas usando radio e infrarrojos y al principio pensaron que habían "encontrado una más", pero terminaron dándose cuenta de que, efectivamente, era algo extraordinario, que terminaría mostrándoles algo no se había observado de forma directa antes.
