¿Qué pasa cuando un agujero negro se traga una estrella?

El universo es un lugar adverso. Aunque esté vacío en su inmensa mayoría, también alberga objetos capaces de acabar por completo con estrellas gigantescas. Los agujeros negros resultan invisibles cuando viajan solos por la galaxia, pero si se encuentran con otro objeto pueden llegar a tener luminosidades cegadoras. Especialmente si se trata del agujero negro supermasivo del centro de una galaxia.

El núcleo galáctico no se parece al entorno tranquilo que observamos en los alrededores de nuestro sistema solar. No es solo por la presencia del gigante oscuro, sino también por la altísima concentración de estrellas que allí se encuentran, viajando además a altas velocidades mientras orbitan al agujero negro. Tal es la cantidad de estrellas que podemos encontrar en esta región, que ocasionalmente una de ellas se acercará demasiado al agujero negro y acabará siendo devorada por este. Se calcula que en galaxias similares a la Vía Láctea esto puede ocurrir de media cada diez mil o cien mil años. Esto significa que si observamos suficientes galaxias, podremos llegar a ver uno de estos eventos.

En la actualidad se han observado un centenar de estos sucesos, que reciben el nombre de evento de disrupción de marea (tidal disruption event o TDE en inglés). Estos eventos pueden llegar a competir en brillo con la galaxia que los alberga. Tal es su luminosidad que nos permiten estudiar los agujeros negros supermasivos a distancias de cientos y miles de millones de años luz. Aquí la relatividad general de Einstein se pone a prueba, cuando el material de la estrella se acerca más y más al horizonte de sucesos, a partir del cual nada puede escapar. A pesar de lo que podríamos pensar, estos eventos no tienen por qué ser definitivos y no tienen porqué acabar por completo con la estrella que los protagoniza. Dos de estos eventos han sido protagonistas de artículos científicos recientes, ambos con características que los hacen únicos y muy interesantes para conocer mejor este fenómeno y los agujeros negros supermasivos que los provocan.

Por un lado tenemos la intensa emisión en luz ultravioleta llamada AT2022dsb. El agujero negro supermasivo situado en el centro de una galaxia ha devorado recientemente (o más bien hemos detectado dicha luz recientemente) una estrella situada a unos 300 millones de años luz de la Tierra. Para observarlo se ha utilizado el telescopio espacial Hubble, aunque dada la distancia éste es incapaz de observar cómo se desarrolla el proceso directamente. Sin embargo, sí podemos utilizar el efecto Doppler sufrido por la luz emitida durante el evento para conocer más sobre él. La mayoría de TDEs se han observado en rayos X, una parte del espectro electromagnético más energética que la luz ultravioleta utilizada para observar AT2022dsb. La señal de hecho fue descubierta por una red de telescopios en tierra que observan en rayos X, pero rápidamente se dio el aviso y se pudo reorientar el telescopio Hubble para obtener más información al respecto.

Lo que han observado es que el agujero negro supermasivo le robó todo el material a la estrella y que dicho material orbita alrededor suya alcanzando velocidades del 3 % de la velocidad de la luz, describiendo una forma de donut o toroide al hacerlo. Este material con el tiempo formará un disco de acreción en el que el material alcanzará temperaturas altísimas por la fricción y seguirá emitiendo rayos X durante un tiempo.

Sin embargo, no todos los eventos de disrupción de marea acaban tan rápido con la estrella. Recientemente se ha analizado otro de estos eventos en el que creemos que la estrella pasó a la distancia precisa como para perder sus capas externas pero conservar el núcleo relativamente intacto. Este evento ha recibido el nombre de AT2018fyk. Este evento parcial de disrupción de marea consistiría en una estrella que pasa justo por fuera de la región en la que el campo gravitatorio del agujero negro sería capaz de dominar sobre el de la estrella. De esta forma las capas más externas se ven afectadas por el agujero negro, pero no el interior de la estrella. Al rozar esta región, la estrella pierde una parte importante de su masa mientras el resto sigue su camino, describiendo una órbita elíptica alrededor del agujero negro. Durante los próximos acercamientos la estrella irá perdiendo material poco a poco hasta que acabe engullida por completo.

La estrella protagonista de este AT2018fyk llegó recientemente a esta apretada órbita tras separarse de la compañera con la que formaba un sistema binario. Por lo que creemos, dos estrellas similares al Sol formaban un sistema muy compacto en el que se orbitaban mutuamente en apenas unos días. Al acercarse al agujero negro supermasivo ocurrió que una de las estrellas del par quedó atrapada por el agujero negro mientras que la otra salió despedida, probablemente a velocidades de más de mil kilómetros por segundo.

Lo que hemos observado han sido dos fogonazos intensos pero relativamente breves, separados por algo más de tres años, provocados tras dos acercamientos consecutivos de la estrella siendo devorada al agujero negro supermasivo que la está deborando. Los astrónomos seguirán atentos a este sistema pues esperan volver a observar uno de estos fogonazos de nuevo en 2025, cuando la estrella vuelva a pasar por su perihelio.

Referencias: