Agencias/Ciudad de México.- Simulaciones innovadoras han contribuido a un gran avance en la comprensión del dramático destino de las estrellas que se acercan demasiado a los agujeros negros en los centros de las galaxias.
“Esta es la primera simulación autoconsistente de una estrella que es desgarrada por mareas por un agujero negro supermasivo, seguida de la evolución de los escombros resultantes en el transcurso de un año“, explica Daniel Price, profesor de la Escuela de Física y Astronomía en la Universidad de Monash, que dirigió el estudio.
Un equipo internacional de astrofísicos ha capturado el complejo proceso de cómo estas estrellas son destrozadas y consumidas por los agujeros negros, proporcionando nuevos conocimientos sobre las misteriosas emisiones ópticas y ultravioleta observadas durante estos eventos catastróficos.
El estudio, publicado en The Astrophysical Journal Letters, abre nuevas vías para la investigación del comportamiento de la materia en campos gravitacionales extremos y los ciclos de vida de las estrellas y los agujeros negros.
“Nuestras simulaciones proporcionan una nueva perspectiva sobre los momentos finales de las estrellas en las proximidades de los agujeros negros supermasivos”, dijo.
“Al capturar la evolución completa de los escombros, podemos intentar conectar las simulaciones con el creciente número de eventos de destrucción de estrellas observados mediante sondeos con telescopios”
Cuando una estrella pasa demasiado cerca de un agujero negro supermasivo, las intensas fuerzas gravitacionales lo desmembran en un proceso conocido como evento de disrupción de marea (TDE). Los escombros de la estrella forman una corriente que finalmente alimenta al agujero negro. Los escombros de la estrella forman un disco giratorio alrededor del agujero negro, que emite una radiación intensa a través del espectro electromagnético. Sin embargo, muchos aspectos de los TDE siguen siendo poco conocidos.
Las nuevas simulaciones muestran que estos desechos forman una burbuja asimétrica alrededor del agujero negro, reprocesando la energía y produciendo las curvas de luz observadas con temperaturas más bajas, luminosidades más débiles y velocidades de gas de 10,000 a 20,000 km/s.
“El estudio ayuda a explicar varias propiedades desconcertantes de los TDE observados”, dijo el profesor Price. “Una buena analogía es el cuerpo humano: cuando comemos el almuerzo, nuestra temperatura corporal no cambia mucho. Esto se debe a que reprocesamos la energía del almuerzo en longitudes de onda infrarrojas.
Una vez que comienza la acreción en el entorno ópticamente espeso con enfriamiento ineficiente (asumimos gas adiabático), la energía gravitacional del material en acreción lanza flujos mecánicos, produciendo una envoltura de flujo saliente grande, asimétrica y ópticamente gruesa.
Sus experimentos numéricos tienen varias limitaciones importantes en cuanto a la precisión con la que representan las perturbaciones de marea reales. Las principales son que empleamos una aproximación adiabática, lo que significa que ninguna de la energía producida se irradia realmente en nuestras simulaciones, y que asumimos que γ = 5/3 y utilizamos un politropo, no una estrella real.
“Un TDE es similar, en la mayoría de los casos no vemos el estómago del agujero negro comiendo gas, porque está sofocado por material que reemite en longitudes de onda ópticas. Nuestras simulaciones muestran cómo se produce esta asfixia”.
A medida que la estrella se acerca mucho más al agujero negro, los efectos de la precesión absidal y de Lense-Thirring lanzan la corriente de estrellas y escombros a un plano orbital diferente del inicial. Esto cambia la geometría de los escombros proyectada en cada plano de coordenadas; sin embargo, la imagen general permanece inalterada.
