Swift detecta un agujero negro que come bocadillos

Usando el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA, que se lanzó en 2004, los científicos han descubierto un agujero negro en una galaxia distante mordisqueando repetidamente una estrella similar al Sol. El objeto anuncia una nueva era de la ciencia Swift hecha posible por un nuevo método para analizar datos del Telescopio de rayos X (XRT) del satélite.

"El hardware, el software y las habilidades de su equipo internacional de Swift le han permitido adaptarse a nuevas áreas de la astrofísica a lo largo de su vida", dijo Phil Evans, astrofísico de la Universidad de Leicester en el Reino Unido y miembro del equipo de Swift desde hace mucho tiempo. "Neil Gehrels, el homónimo de la misión, supervisó y alentó muchas de esas transiciones. Ahora, con esta nueva habilidad, está haciendo ciencia aún más genial".

Evans dirigió un estudio sobre la desafortunada estrella y su hambriento agujero negro, llamado colectivamente Swift J023017.0+283603 (o Swift J0230 para abreviar), que se publicó en Nature Astronomy.

Cuando una estrella se desvía demasiado cerca de un agujero negro monstruoso, las fuerzas gravitacionales crean mareas intensas que rompen la estrella en una corriente de gas. El borde de ataque oscila alrededor del agujero negro, y el borde de fuga escapa del sistema. Estos episodios destructivos se denominan eventos de interrupción de marea. Los astrónomos los ven como llamaradas de luz de longitud de onda múltiple creadas cuando los escombros chocan con un disco de material que ya orbita el agujero negro.

Recientemente, los astrónomos han estado investigando variaciones en este fenómeno, que llaman interrupciones parciales o repetidas de las mareas.

Durante estos eventos, cada vez que una estrella en órbita pasa cerca de un agujero negro, la estrella sobresale hacia afuera y arroja material, pero sobrevive. El proceso se repite hasta que la estrella pierde demasiado gas y finalmente se rompe. Las características del sistema individual de estrellas y agujeros negros determinan qué tipo de emisión observan los científicos, creando una amplia gama de comportamientos para categorizar.

Los ejemplos anteriores incluyen un estallido que ocurrió cada 114 días, potencialmente causado por una estrella gigante que orbita un agujero negro con 78 millones de veces la masa del Sol. Otro se repitió cada nueve horas alrededor de un agujero negro con 400.000 veces la masa del Sol, probablemente causado por una ceniza estelar en órbita llamada enana blanca.

El 22 de junio de 2022, el XRT capturó Swift J0230 por primera vez. Se iluminó en una galaxia a unos 500 millones de años luz de distancia en la constelación septentrional de Triángulo. El XRT de Swift observó nueve arrebatos adicionales desde el mismo lugar aproximadamente cada pocas semanas.

Evans y su equipo proponen que Swift J0230 es una interrupción repetida de marea de una estrella similar al Sol que orbita un agujero negro con más de 200.000 veces la masa del Sol. Estiman que la estrella pierde alrededor de tres masas terrestres de material en cada pasada. Este sistema proporciona un puente entre otros tipos de sospechas de interrupciones repetidas y permitió a los científicos modelar cómo las interacciones entre diferentes tipos de estrellas y tamaños de agujeros negros afectan lo que observamos.

"Buscamos y buscamos el brillo del evento en los datos recopilados por el Telescopio Ultravioleta / Óptico de Swift", dijo Alice Breeveld, investigadora del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard (MSSL) del University College London que ha trabajado en el instrumento desde antes del lanzamiento del satélite. "Pero no había ninguna señal de ello. La variabilidad de la galaxia fue enteramente en rayos X. Eso ayudó a descartar algunas otras causas potenciales".

El descubrimiento de Swift J0230 fue posible gracias a una nueva búsqueda automatizada de observaciones XRT, desarrollada por Evans, llamada Swift X-ray Transient Detector.

Después de que el instrumento observa una porción del cielo, los datos se transmiten a Tierra y el programa los compara con instantáneas XRT anteriores del mismo lugar. Si esa porción del cielo de rayos X ha cambiado, los científicos reciben una alerta. En el caso de Swift J0230, Evans y sus colegas pudieron coordinar rápidamente observaciones adicionales de la región.