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(noticias nanowerk) Los agujeros negros que dividen estrellas están por todas partes en el cielo si sabes cómo buscarlos. Ése es uno de los mensajes de un nuevo estudio realizado por científicos del MIT publicado en Diario astrofísico (“Una nueva población de eventos seleccionados de perturbación de mareas en el infrarrojo medio: implicaciones para la frecuencia de los eventos de perturbación de mareas y las propiedades de la galaxia anfitriona”).
Los autores del estudio informan del descubrimiento de 18 nuevos eventos de perturbación de mareas (TDE), casos extremos en los que las mareas arrastran una estrella cercana hacia un agujero negro y la hacen pedazos. A medida que el agujero negro se alimenta, libera una enorme explosión de energía en todo el espectro electromagnético.
Los astrónomos han descubierto perturbaciones de mareas anteriores buscando estallidos característicos en las bandas ópticas y de rayos X. Hasta la fecha, estas búsquedas han descubierto alrededor de una docena de eventos destructores de estrellas en el universo cercano. Los nuevos TDE del equipo del MIT tienen más del doble del tamaño del catálogo de TDE conocidos en el universo.
![Eventos de interrupción de mareas](https://www.nanowerk.com/news2/space/id64534_1.jpg)
Los investigadores descubrieron estos eventos previamente “ocultos” buscando en una banda poco convencional: la infrarroja. Además de emitir ráfagas ópticas y de rayos X, los TDE también pueden producir radiación infrarroja, particularmente en galaxias «polvorientas» donde un agujero negro central está rodeado de desechos galácticos. El polvo de estas galaxias normalmente absorbe y oscurece la luz óptica y de rayos X, así como cualquier signo de TDE en estas bandas. El polvo también se calienta y se produce radiación infrarroja, que puede detectarse. Por lo tanto, el equipo descubrió que las emisiones infrarrojas pueden servir como señal de eventos de alteración de las mareas.
Al estudiar la banda infrarroja, el equipo del MIT descubrió muchas más TDE en galaxias donde anteriormente estos eventos estaban ocultos. Los 18 nuevos eventos ocurrieron en diferentes tipos de galaxias esparcidas por el cielo.
«La mayoría de estas fuentes no se muestran en bandas ópticas», dice la autora principal Megan Masterson, estudiante de posgrado en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT. «Si se quiere comprender los TDE en su conjunto y utilizarlos para estudiar la estructura poblacional de los agujeros negros supermasivos, hay que mirar en la banda infrarroja».
Otros autores del MIT incluyen a Kishalay De, Christos Panagiotou, Anna-Christina Eilers, Danielle Frostig y Robert Simcoe, así como a la profesora asistente de física del MIT Erin Kara, así como a colaboradores de varias instituciones, incluido el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania. .
Pico de calor
El equipo descubrió recientemente el TDE más cercano hasta la fecha mediante observaciones infrarrojas. El descubrimiento abrió una nueva forma, basada en el infrarrojo, para que los astrónomos busquen agujeros negros que se alimentan activamente.
Este descubrimiento inicial llevó al grupo a buscar TDE adicionales. Para su nuevo estudio, los investigadores buscaron observaciones de archivo de NEOWISE, la versión renovada del Explorador de encuestas infrarrojas de campo amplio de la NASA. Este telescopio satelital se lanzó en 2009 y, después de una breve pausa, continuó explorando todo el cielo en busca de «transitorios» infrarrojos o ráfagas cortas.
El equipo buscó en las observaciones archivadas de la misión utilizando un algoritmo desarrollado por el coautor Kishalay De. Este algoritmo detecta patrones en las emisiones infrarrojas que probablemente sean signos de una explosión transitoria de radiación infrarroja. Luego, el equipo comparó los transitorios marcados con un catálogo de todas las galaxias cercanas conocidas dentro de 200 megaparsecs, o 600 millones de años luz. Descubrieron que los transitorios infrarrojos podían rastrearse hasta unas 1.000 galaxias.
Luego ampliaron la señal del estallido infrarrojo de cada galaxia para determinar si la señal provenía de una fuente distinta a un TDE, como un núcleo galáctico activo o una supernova. Una vez descartadas estas posibilidades, el equipo analizó las señales restantes, buscando un patrón infrarrojo característico de un TDE, es decir, un pico agudo seguido de una decadencia gradual, que refleja un proceso en el que un agujero negro destroza una estrella, calienta repentinamente la el polvo circundante a unos 1.000 Kelvin antes de enfriarlo gradualmente.
Este análisis produjo 18 señales «limpias» para eventos de alteración de las mareas. Los investigadores realizaron un estudio de las galaxias en las que se encontró cada TDE y descubrieron que aparecían en una variedad de sistemas, incluidas galaxias polvorientas, en todo el cielo.
«Si miraras hacia el cielo y vieras un montón de galaxias, las TDE serían representativas de todas ellas», dice Masteron. «No se trata de que sólo se produzcan en un tipo de galaxia, como se supone basándose en estudios ópticos y de rayos X».
«Ahora es posible ver a través del polvo y completar el recuento de TDE cercanas», afirma Edo Berger, profesor de astronomía en la Universidad de Harvard que no participó en el estudio. «Un aspecto particularmente interesante de este trabajo es el potencial para realizar estudios de seguimiento con grandes estudios infrarrojos, y espero ver qué descubrimientos traerán».
Una solución polvorienta
Los descubrimientos del equipo ayudan a resolver algunas preguntas importantes en el estudio de los eventos de alteración de las mareas. Por ejemplo, antes de este trabajo, los astrónomos habían visto TDE principalmente en un tipo de galaxia: un sistema «post-estallido estelar» que anteriormente era una fábrica de formación estelar pero que desde entonces se ha poblado. Este tipo de galaxia es raro y los astrónomos se han quedado perplejos sobre por qué las TDE sólo parecen aparecer en estos sistemas más raros. Además, estos sistemas están relativamente libres de polvo, lo que, por supuesto, hace que las emisiones ópticas o de rayos X de un TDE sean más fáciles de detectar.
Al observar la banda infrarroja, los astrónomos ahora pueden detectar TDE en muchas más galaxias. Los nuevos resultados del equipo muestran que los agujeros negros pueden devorar estrellas en una variedad de galaxias, no solo en sistemas posteriores a estallidos estelares.
Los resultados también resuelven un problema de «energía faltante». Los físicos han predicho teóricamente que los TDE deberían emitir más energía de la que realmente se ha observado. Pero el equipo del MIT ahora dice que el polvo podría explicar la discrepancia. Descubrieron que si se produjera un TDE en una galaxia polvorienta, el polvo mismo podría absorber no sólo emisiones ópticas y de rayos X, sino también radiación ultravioleta extrema, en una cantidad equivalente a la supuesta «energía faltante».
Los 18 nuevos descubrimientos también ayudan a los astrónomos a estimar la frecuencia con la que ocurren las TDE en una galaxia determinada. Comparando los nuevos TDE con descubrimientos anteriores, estiman que una galaxia experimenta un evento de perturbación de marea cada 50.000 años. Esta tasa se acerca más a las predicciones teóricas de los físicos. Con más observaciones infrarrojas, el equipo espera dilucidar la tasa de TDE y las propiedades de los agujeros negros que los alimentan.
«A la gente se le han ocurrido soluciones muy exóticas para estos acertijos, y ahora estamos en un punto en el que podemos resolverlos todos», dice Kara. “Esto nos da confianza de que no necesitamos toda esta física exótica para explicar lo que vemos. Y comprendemos mejor los mecanismos detrás de cómo un agujero negro destroza y traga una estrella. Entendemos mejor estos sistemas”.
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