Un equipo de astrónomos dirigido por investigadores de la Universidad de Birmingham, el University College de Londres y la Queen’s University de Belfast ha descubierto uno de los “encendidos” más dramáticos jamás vistos de un agujero negro. Presentarán sus hallazgos el martes 4 de julio en la Reunión Nacional de Astronomía de 2023 en Cardiff. El trabajo también se publicará en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
J221951-484240, conocido como J221951, es uno de los transitorios (objetos astrofísicos que cambian su brillo en un corto período de tiempo) más luminosos jamás registrados. Fue descubierto por la Dra. Samantha Oates, astrónoma de la Universidad de Birmingham, y su equipo, en septiembre de 2019 mientras buscaban la luz electromagnética de un evento de ondas gravitacionales. El equipo estaba utilizando el Telescopio Óptico y Ultravioleta a bordo del Observatorio Neil Gehrels Swift para buscar una kilonova, el signo de una estrella de neutrones que se fusiona con otra estrella de neutrones o un agujero negro. Una kilonova generalmente aparece azul, luego se desvanece y se vuelve más roja en una escala de tiempo de días. Lo que encontraron en cambio fue algo aún más inusual: J221951. El transitorio apareció azul, pero no cambió de color ni se desvaneció rápidamente como lo haría una kilonova.
Se utilizaron varios telescopios para seguir a J221951 y determinar su naturaleza, incluidos el telescopio espacial Swift/UVOT y Hubble de la NASA, el gran telescopio de Sudáfrica y las instalaciones de la ESO como el Very Large Telescope y el instrumento GROND en el telescopio MPG/ESO de 2.2 metros en el Observatorio de La Silla.
Un espectro de J221951 tomado con el telescopio espacial Hubble descartó la asociación de J221951 con el evento de onda gravitacional. Al examinar el espectro de luz de J221951, la Dra. Oates y su equipo pudieron determinar que la fuente está a unos 10.000 millones de años luz de distancia, en contraste con la señal de onda gravitacional que se detectó a menos de 500 millones de años luz de distancia. El hecho de que brille con tanta intensidad a una distancia tan grande convierte a J221951 en uno de los transitorios más luminosos jamás detectados.
La evidencia sugiere que J221951 surgió como resultado de un agujero negro supermasivo que se alimenta muy rápidamente del material circundante. Se observó una galaxia roja en la ubicación de J221951 antes de su detección, y la ubicación de J221951 es consistente con el centro de la galaxia, donde residiría naturalmente un agujero negro masivo. Comenzó a brillar muy repentinamente, alrededor de 10 meses antes de la detección inicial, lo que significa que el agujero negro comenzó a alimentarse muy rápidamente después de estar en silencio durante un tiempo. El espectro ultravioleta muestra características de absorción consistentes con el material empujado hacia el exterior por una gran liberación de energía. Esto, combinado con su gran luminosidad, hace de este uno de los “encendidos” más dramáticos de un agujero negro jamás vistos.
El equipo ha identificado dos posibles mecanismos que podrían explicar esta alimentación extrema de un agujero negro supermasivo. La primera es que puede haber sido causado por un evento de interrupción de marea: la interrupción de una estrella cuando pasa cerca del agujero negro supermasivo en el centro de su galaxia. La segunda es que puede haber sido producido por un núcleo galáctico activo que cambia de estado de inactivo a activo. J221951 sería entonces la señal de que un agujero negro inactivo en el centro de la galaxia anfitriona ha comenzado a alimentarse de material de un disco de acreción.
El Dr. Matt Nicholl, miembro del equipo de la Queen’s University de Belfast, dijo: “Nuestra comprensión de las diferentes cosas que pueden hacer los agujeros negros supermasivos se ha ampliado enormemente en los últimos años, con descubrimientos de estrellas que se desgarran y acumulan agujeros negros con enormes luminosidades variables”. Y agrega: “J221951 es uno de los ejemplos más extremos hasta ahora de un agujero negro que nos toma por sorpresa. El monitoreo continuo de J221951 para calcular la liberación total de energía podría permitirnos determinar si se trata de una interrupción de marea de una estrella por un agujero negro de giro rápido, o un nuevo tipo de interruptor AGN”.
El Dr. N. Paul Kuin, otro miembro del equipo del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard del University College de Londres, dijo: “El descubrimiento clave fue cuando el espectro ultravioleta del Hubble descartó un origen galáctico. Esto muestra lo importante que es mantener una capacidad de espectrógrafo UV basada en el espacio para el futuro”.
La Dra. Samantha Oates agrega: “En el futuro, podremos obtener pistas importantes que ayuden a distinguir entre el evento de interrupción de marea y los escenarios de núcleos galácticos activos. Por ejemplo, si J221951 está asociado con un AGN encendido, podemos esperar que se detenga. desvaneciendo y aumentando nuevamente en brillo, mientras que si J221951 es un evento de interrupción de marea, esperaríamos que continúe desvaneciéndose. Tendremos que continuar monitoreando J221951 durante los próximos meses o años para capturar su comportamiento tardío”.
Fuente: Phys.org.
