El 11 de noviembre de 2014, una red global de telescopios recogió señales de 300 millones de años luz de distancia que fueron creadas por una llamarada de interrupción de las mareas, una explosión de energía electromagnética que ocurre cuando un agujero negro desgarra una estrella que pasa.Desde este descubrimiento, los astrónomos han entrenado a otros telescopios en este evento muy raro para aprender más sobre cómo los agujeros negros devoran la materia y regulan el crecimiento de las galaxias.
Los científicos del MIT y la Universidad Johns Hopkins ahora han detectado señales de radio del evento que coinciden muy estrechamente con las emisiones de rayos X producidas por la misma llamarada 13 días antes. Creen que estos "ecos" de radio, que son más del 90 por ciento similaresLas emisiones de rayos X del evento son más que una coincidencia pasajera. En cambio, parecen ser evidencia de un chorro gigante de partículas altamente energéticas que salen del agujero negro a medida que cae material estelar.
Dheeraj Pasham, un postdoc en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, dice que los patrones muy similares sugieren que el poder del jet que sale disparado del agujero negro está controlado de alguna manera por la velocidad a la que el agujero negro se alimenta delestrella borrada.
"Esto nos dice que la velocidad de alimentación del agujero negro está controlando la fuerza del chorro que produce", dice Pasham. "Un agujero negro bien alimentado produce un chorro fuerte, mientras que un agujero negro malnutrido produce un chorro débil o no chorroen absoluto. Esta es la primera vez que vemos un jet controlado por un agujero negro supermasivo que se alimenta ".
Pasham dice que los científicos sospechan que los chorros de agujeros negros son impulsados por su tasa de acumulación, pero nunca han podido observar esta relación desde un solo evento.
"Puede hacer esto solo con estos eventos especiales en los que el agujero negro está sentado allí sin hacer nada, y de repente aparece una estrella, dándole mucho combustible para alimentarse", dice Pasham. "Esa es la oportunidad perfectaestudiar tales cosas desde cero, esencialmente "
Pasham y su colaborador, Sjoert van Velzen de la Universidad Johns Hopkins, informan sus resultados en un documento publicado esta semana en el Revista astrofísica .
Para debate
Basado en modelos teóricos de evolución de agujeros negros, combinados con observaciones de galaxias distantes, los científicos tienen una comprensión general de lo que sucede durante un evento de interrupción de las mareas: cuando una estrella pasa cerca de un agujero negro, la atracción gravitacional del agujero negro genera fuerzas de mareaen la estrella, similar a la forma en que la luna agita las mareas en la Tierra.
Sin embargo, las fuerzas gravitacionales de un agujero negro son tan inmensas que pueden perturbar la estrella, estirarla y aplanarla como un panqueque y eventualmente triturar la estrella en pedazos. Después, una lluvia de escombros estelares llueve y queda atrapada enun disco de acreción: un remolino de material cósmico que eventualmente se canaliza y alimenta el agujero negro.
Todo este proceso genera explosiones colosales de energía a través del espectro electromagnético. Los científicos han observado estas explosiones en las bandas ópticas, ultravioleta y de rayos X, y también ocasionalmente en el extremo de radio del espectro. La fuente de los rayos XSe cree que las emisiones son material ultracaliente en las regiones más internas del disco de acreción, que está a punto de caer en el agujero negro. Es probable que las emisiones ópticas y ultravioletas surjan del material más alejado en el disco, que eventualmente será arrastrado hacia el agujero negro.
Sin embargo, lo que origina emisiones de radio durante una erupción de la marea ha sido debatido.
"Sabemos que las ondas de radio provienen de electrones realmente energéticos que se mueven en un campo magnético, ese es un proceso bien establecido", dice Pasham. "El debate ha sido, ¿de dónde provienen estos electrones realmente energéticos?? "
Algunos científicos proponen que, en los momentos posteriores a la explosión estelar, una onda de choque se propaga hacia afuera y energiza las partículas de plasma en el medio circundante, en un proceso que a su vez emite ondas de radio. En tal escenario, el patrón de ondas de radio emitidasse vería radicalmente diferente del patrón de rayos X producidos por la caída de escombros estelares.
"Lo que encontramos básicamente desafía este paradigma", dice Pasham.
un patrón cambiante
Pasham y van Velzen revisaron los datos registrados de una erupción causada por la interrupción de las mareas descubierta en 2014 por la red mundial de telescopios ASASSN Estudio Automatizado de Supernovas de Todo el Cielo. Poco después del descubrimiento inicial, múltiples telescopios electromagnéticos se centraron en el evento, que los astrónomosASASSN-14li acuñado. Pasham y van Velzen examinaron los datos de radio de tres telescopios del evento durante 180 días.
Los investigadores examinaron los datos de radio compilados y descubrieron una clara semejanza con los patrones que habían observado previamente en los datos de rayos X del mismo evento. Cuando ajustaron los datos de radio sobre los datos de rayos X, y cambiaron los dos aAl comparar sus similitudes, descubrieron que los conjuntos de datos eran más similares, con una semejanza del 90 por ciento, cuando cambiaron 13 días. Es decir, las mismas fluctuaciones en el espectro de rayos X aparecieron 13 días después en la banda de radio.
"La única forma en que puede ocurrir el acoplamiento es si hay un proceso físico que de alguna manera conecta el flujo de acreción que produce rayos X con la región productora de radio", dice Pasham.
A partir de estos mismos datos, Pasham y van Velzen calcularon que el tamaño de la región de emisión de rayos X era aproximadamente 25 veces el tamaño del sol, mientras que la región de emisión de radio era aproximadamente 400,000 veces el radio solar.
"No es una coincidencia que esto esté sucediendo", dice Pasham. "Claramente, hay una conexión causal entre esta pequeña región que produce rayos X y esta gran región que produce ondas de radio".
El equipo propone que las ondas de radio fueron producidas por un chorro de partículas de alta energía que comenzó a fluir desde el agujero negro poco después de que el agujero negro comenzó a absorber material de la estrella explotada. Debido a la región del chorro donde estas radioLas ondas que se formaron por primera vez eran increíblemente densas muy compactas con electrones, la mayoría de las ondas de radio fueron absorbidas inmediatamente por otros electrones.
Fue solo cuando los electrones viajaron aguas abajo del chorro que las ondas de radio pudieron escapar, produciendo la señal que los investigadores finalmente detectaron. Por lo tanto, dicen, la fuerza del chorro debe ser controlada por la velocidad de acreción o la velocidaden el que el agujero negro está consumiendo desechos estelares emisores de rayos X. Finalmente, los resultados pueden ayudar a los científicos a caracterizar mejor la física del comportamiento de los chorros, un ingrediente esencial para modelar la evolución de las galaxias. Se cree que las galaxias crecen produciendo nuevas estrellas, un proceso que requiere temperaturas muy frías. Cuando un agujero negro emite un chorro de partículas, esencialmente calienta la galaxia circundante, deteniendo temporalmente la producción estelar. Pasham dice que las nuevas ideas del equipo sobre la producción de chorros y la acumulación de agujeros negros pueden ayudarpara simplificar modelos de evolución de galaxias.
"Si la velocidad a la que se alimenta el agujero negro es proporcional a la velocidad a la que bombea energía, y si eso realmente funciona para cada agujero negro, es una receta simple que puede usar en simulaciones de evolución de galaxias", Pashamdice "Así que esto está insinuando una imagen más grande"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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