Descubren las señales de radio de evolución más rápida jamás observadas provenientes de un agujero negro que destrozó una estrella
Un equipo internacional de astrónomas y astrónomos descubrió el primer evento de disrupción por fuerzas de marea (TDE, por sus siglas en inglés) brillante en radio que ocurre fuera del centro de una galaxia. El hallazgo combina datos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del Very Large Array (VLA) del National Radio Astronomy Observatory (NSF NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU., y de varios telescopios asociados. El evento, denominado AT 2024tvd, mostró las señales de radio de la evolución más rápida que se han observado en este tipo de fenómeno cósmico.
El descubrimiento, liderado por Itai Sfaradi y Raffaella Margutti de la Universidad de California, Berkeley, representa un avance significativo para comprender cómo los agujeros negros masivos pueden esconderse en lugares inesperados del universo.
“Esto es verdaderamente extraordinario”, señaló Sfaradi, autor principal del estudio. “No solo es la primera vez que observamos una emisión de radio tan brillante proveniente de un evento de disrupción por marea ocurrido lejos del centro de una galaxia, sino que además evoluciona más rápido que cualquier otra observada antes”.
Los eventos de disrupción por marea ocurren cuando una estrella pasa demasiado cerca de un agujero negro masivo y es destrozada por su intensa gravedad. Aunque estos eventos suelen ocurrir en los centros de las galaxias —donde residen los agujeros negros supermasivos—, AT 2024tvd fue descubierto a unos 0,8 kilopársecos (unos 2.600 años luz) del centro de su galaxia anfitriona.
El equipo internacional observó el evento con gran detalle mediante una red de radiotelescopios que cubrió un amplio rango de longitudes de onda, desde centímetros hasta milímetros. Sus datos revelaron una evolución excepcionalmente rápida y poco común, nunca antes observada en este tipo de fenómenos. El evento produjo dos estallidos de ondas de radio que aumentaron y disminuyeron su brillo mucho más rápido que cualquier otro TDE conocido. El primer estallido se intensificó en un periodo muy corto y luego se desvaneció casi igual de rápido, mientras que el segundo brilló y se apagó incluso con mayor rapidez. Estos cambios dramáticos ocurrieron en escalas de tiempo muchas veces más cortas de lo habitual, mostrando que se trató de un evento extraordinariamente dinámico y de vida breve.
“La emisión de radio de AT 2024tvd evoluciona tan rápido que destaca incluso entre los eventos cósmicos más extremos que conocemos”, explicó la coinvestigadora principal Raffaella Margutti. “Estas observaciones revelan nueva física sobre cómo se comporta el material expulsado desde la vecindad de los agujeros negros”, añadió Kate Alexander, investigadora principal del programa con el VLA y profesora de la Universidad de Arizona.
El descubrimiento utilizó una amplia red de radiotelescopios, incluyendo el VLA del NSF NRAO y ALMA, el Arcminute Micro-Kelvin Imager Large Array (AMI-LA), el Allen Telescope Array (ATA) y el Submillimeter Array (SMA). Este enfoque multi-instrumental permitió al equipo seguir la evolución del evento a través de una amplia gama de frecuencias de radio durante aproximadamente 300 días.
La investigación sugiere que la rápida evolución en radio se debe a al menos una —y posiblemente dos— eyecciones de material lanzadas bastante tiempo después de la disrupción estelar inicial. El análisis indica que estas eyecciones habrían ocurrido 80 y 170 días después del descubrimiento óptico, lo que desafía los modelos tradicionales que describen cómo se desarrollan los TDE.
“Lo que hace este descubrimiento aún más notable es que revela un agujero negro masivo que, de otra forma, sería completamente invisible para nosotras y nosotros”, destacó Margutti. “La única razón por la que podemos detectar este agujero negro errante es porque, por casualidad, destrozó una estrella y produjo estas señales de radio increíblemente brillantes”.
La posición fuera del centro galáctico de este TDE ofrece pistas cruciales sobre la población de agujeros negros masivos que podrían estar deambulando por las galaxias o desplazándose tras interacciones pasadas. Las teorías actuales sugieren que estos agujeros negros podrían formarse por interacciones entre tres agujeros negros o ser remanentes de fusiones entre galaxias.
El análisis detallado del equipo también marca la primera vez que se consideran simultáneamente la absorción libre-libre y el enfriamiento por dispersión Compton inversa en la modelación de la emisión en radio de TDE, lo que abre nuevas herramientas para comprender estos eventos extremos.
“Este descubrimiento abre posibilidades completamente nuevas para encontrar agujeros negros ocultos en todo el universo”, comentó Itai Sfaradi. “Con los próximos estudios del cielo, podríamos descubrir que estos eventos de disrupción por marea fuera del centro galáctico son más comunes de lo que pensábamos”.
La investigación también reveló una posible conexión entre el inicio de las eyecciones que emiten en radio y cambios en la emisión de rayos X del evento, lo que sugiere una relación con los procesos de acreción que ocurren alrededor del agujero negro.
AT 2024tvd fue descubierto por el Zwicky Transient Facility el 25 de agosto de 2024 en longitudes de onda ópticas, antes de que observaciones posteriores revelaran su brillo en radio y su naturaleza fuera del centro galáctico.
Información adicional
Los resultados fueron publicados en The Astrophysical Journal Letters, y se pueden leer AQUÍ.
Este texto se basa en el comunicado de prensa del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), socio de ALMA en representación de América del Norte.
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembro, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).
La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.
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