La enorme atracción de los agujeros negros supermasivos puede incluso destrozar estrellas; por eso los astrónomos hablan de un «evento de perturbación de mareas». Pero hasta ahora no estaba claro con qué frecuencia sucede esto. Los investigadores han descubierto ahora 18 eventos de este tipo en galaxias cercanas utilizando observaciones infrarrojas. De un solo golpe, esto duplica el número previamente conocido de estas destrucciones estelares y proporciona información valiosa sobre cuándo y dónde ocurren. Las observaciones revelaron que los fenómenos de perturbación de mareas pueden ocurrir en casi todos los tipos de galaxias. Anteriormente, parecían ocurrir principalmente en galaxias raras «posteriores a estallidos estelares», galaxias que alguna vez tuvieron una fuerte formación estelar pero que ahora están inactivas. Ahora nuevos datos lo desmienten.
En el centro de casi todas las galaxias se encuentran agujeros negros supermasivos, gigantes gravitacionales cuya enorme atracción gravitacional influye decisivamente en el desarrollo de su galaxia de origen. Sin embargo, si una estrella se acerca demasiado al agujero negro, esto significa su fin: es destrozada por fuertes fuerzas de marea y una gran parte es tragada por el agujero negro. Esto libera grandes cantidades de energía, lo que hace que el agujero negro activo irradie en casi todos los anchos de banda de radiación electromagnética. Estos fenómenos de perturbación de mareas (TDE) se descubrieron inicialmente sólo a través de los rayos X emitidos y, más tarde, también a través de su iluminación en luz visible. Se han detectado alrededor de una docena de destrucciones de estrellas de marea. Sin embargo, estos hallazgos también plantearon preguntas. Por un lado, parecían ocurrir preferentemente en un tipo raro de galaxias que estaban en gran parte inactivas después de un intenso estallido de formación estelar. Por otro lado, los astrónomos han observado muchos menos eventos de este tipo de los que deberían existir según los modelos actuales.
Busque la destrucción de las estrellas envueltas en polvo.
Para responder a estas preguntas, los astrónomos dirigidos por Megan Masterson del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han buscado eventos de perturbación de mareas de una nueva manera. Detrás de esto estaba la suposición de que algunos de estos eventos podrían estar oscurecidos por densos velos de polvo en las galaxias y, por lo tanto, no son visibles en el campo óptico. Para revelar estos TDE ocultos, el equipo utilizó datos del telescopio espacial NEOWISE de la NASA. En los últimos años se examina casi todo el cielo en el rango infrarrojo, centrándose en fuentes infrarrojas transitorias, nuevas o temporales. La razón: cuando la radiación de alta energía procedente de la destrucción de una estrella incide, por ejemplo, en las nubes de polvo, el polvo absorbe parte de su energía y se calienta. Esto a su vez libera radiación infrarroja. «Si se quiere comprender los TDE en su conjunto y utilizarlos para estudiar la demografía de los agujeros negros supermasivos, hay que mirar en la banda infrarroja», afirma Masterson.
Utilizando un algoritmo especial, los astrónomos buscaron en los datos de NEOWISE emisiones infrarrojas de galaxias en un radio de unos 600 millones de años luz. Encontraron alrededor de 1.000 galaxias. «La mayoría de estas fuentes no aparecen en los rangos de frecuencia óptica», informa Masterson. A continuación, los investigadores buscaron entre estas fuentes infrarrojas aquellas que presentaban un patrón típico de eventos de perturbación de mareas y que difería del de las supernovas o de los núcleos galácticos activos. Lo típico es un pico repentino y agudo debido al rápido calentamiento del polvo, seguido de un desvanecimiento gradual a medida que el velo de polvo se enfría lentamente.
18 TDE de una vez
Los astrónomos encontraron lo que buscaban: identificaron 18 galaxias con una fuerte emisión infrarroja, lo que indica un evento de perturbación de mareas. La falta de una contraparte óptica de estas fuertes llamaradas infrarrojas sugiere que estas fuentes representan una población de TDE ocultas que antes se pasaban por alto”, escriben Masterson y su equipo. Los análisis basados en modelos confirmaron que las firmas infrarrojas observadas son consistentes con la destrucción de estrellas envueltas en polvo. “Esto permite mirar a través del polvo y completar el recuento de TDE cercanos”, comenta el astrónomo Edo Berger de la Universidad de Harvard, que no participó en el estudio. Estos 18 nuevos descubrimientos ya duplican el número de destrucciones estelares conocidas hasta ahora y ayudan así a alinear el número observado con los cálculos teóricos. Basándose en sus hallazgos, Masterson y sus colegas estiman que la tasa de TDE por galaxia es de una cada 50.000 años. Esto está mucho más cerca de las predicciones teóricas que las observaciones anteriores.
Sin embargo, los resultados también demuestran que pueden ocurrir eventos de perturbación de mareas en varios tipos de galaxias. «Si miras al cielo y ves un grupo de galaxias, las TDE son representativas de todas ellas», dice Masterson. “No es cierto que sólo se produzcan en un determinado tipo de galaxia, como se pensaba basándose en estudios ópticos y de rayos X”. En cambio, las detecciones anteriores de tales eventos probablemente ocurrieron principalmente en galaxias posteriores a estallidos estelares, porque generalmente tenían poco polvo y, por lo tanto, liberaban emisiones ilimitadas de rayos X y radiación óptica, explican los astrónomos. Esperan utilizar observaciones infrarrojas adicionales para dilucidar aún más la frecuencia de los TDE y las propiedades de las galaxias y los agujeros negros que los causan.
Fuente: Megan Masterson (Instituto de Tecnología de Massachusetts, Cambridge) et al., The Astrophysical Journal, doi: 10.3847/1538-4357/ad18bb
