Los grandes agujeros negros flambean tortitas estelares

El destino de las estrellas que se aventuran demasiado cerca de los agujeros negros masivos podría ser incluso más violento de lo que anteriormente se pensaba.

De acuerdo con dos astrofísicos del Observatorio de París, el destino de las estrellas que se aventuran demasiado cerca de los agujeros negros masivos podría ser incluso más violento de lo que anteriormente se pensaba. No sólo son destrozadas por la descomunal gravedad del agujero negro, sino que el proceso puede disparar una explosión nuclear que hace estallar a la estrella desde el interior. Además, las ondas de choque de la estrella en forma de tortita portan un breve y alto pico de temperatura hacia el exterior que podría dar lugar a un nuevo tipo de estallido de rayos gamma o rayos-X.

La destrucción de una estrella por un agujero negro. Este diagrama ilustra la deformación progresiva de una estrella que cae dentro del “radio de marea”.

Los científicos saben desde hace tiempo que los agujeros negros masivos que rondan los núcleos galácticos y pesan millones de Soles pueden destruir las estrellas que se acercan demasiado. Debido a las intensas fuerzas de marea, la gravedad del agujero negro tira con más fuerza de la parte más cercana de la estrella, un desequilibrio que desgaja la estrella en un periodo de horas, una vez que entra en el conocido como “radio de marea”.

Ahora, Matthieu Brassart y Jean-Pierre Luminet del Observatorio de París-Meudon en Francia, dicen que la tensión de estas fuerzas de marea puede disparar también una explosión nuclear lo bastante potente como para destruir la estrella desde el interior. Llevaron a cabo simulaciones por ordenador de los momentos finales de la vida de la desafortunada estrella, como si penetrasen profundamente en el campo de marea de un agujero negro masivo.

Cuando la estrella se acerca lo suficiente al agujero negro (sin caer en él), las fuerzas de marea lo aplanan en la forma de una tortita. Estudios anteriores realizados por Luminet y sus colaboradores hace veinte años ya habían sugerido que el aplanamiento podría incrementar la densidad y temperatura en el interior de la estrellad lo suficiente para disparar intensas reacciones nucleares que la destrozarían. Pero otros estudios han sugerido que el casi estaría complicado por las ondas de choque generadas durante el proceso de aplanamiento, y que no tendría lugar ninguna explosión.

Las nuevas simulaciones investigan los efectos de las ondas de choque en detalle, y encuentran que incluso cuando se incluyen sus efectos, las condiciones favorecen una explosión nuclear que destruye por completo la estrella, y la cual será lo bastante potente para lanzar gran parte de la materia de la estrella fuera del alcance del agujero negro.

Fuegos artificiales estelares

La interrupción de marea en las estrellas por parte de los agujeros negros puede haberse observado ya con los telescopios de rayos-X como GALEX, XMM y Chandra, aunque en una etapa mucho más avanzada: varios meses tras cada evento que destruye la estrella, su materia comienza a girar alrededor del agujero, calentándose y liberando luz ultravioleta y rayos-X. No obstante, si la estrella “tortita” explota realmente, entonces podría, en principio, permitir que estos eventos se detectaran en etapas anteriores. Futuros observatorios, como el Gran Telescopio de Investigación Sinóptica (LSST), que detectará grandes números de supernovas, podrían observar algunas explosiones de este tipo.

Pero este podría no ser el único peligro al que se enfrenta la estrella condenada. Brassart y Luminet calcularon que las ondas de choque dentro de la tortita estelar portan un breve (< 0.1 s) pero muy alto (> 10⁹ K) pico de temperatura hacia el exterior desde la superficie de la estrella. Este último resultado es muy prometedor dado que podría generar un nuevo tipo de estallido de rayos gamma o de rayos-X, haciendo imposible ver la destrucción de la estrella inmediatamente si se calienta demasiado.

El índice de tales “tortitas flambeadas de estrellas” se estima aproximadamente en 0,00001 por galaxia. Dado que casi cada galaxia – incluyendo nuestra propia Vía Láctea – alberga un agujero negro masivo en su centro, y dado que el universo es transparente a la radiación gamma y de rayos-X duros, deberían detectarse varios eventos de este tipo cada año dentro del universo observable.

Conclusión

Las investigaciones planificadas de todo el cielo en alta energía son las más adecuadas para detectar más llamaradas de este tipo debido a su gran cobertura del cielo. Proporcionando una localización rápida de las tortitas estelares flambeadas, seguido de la detección de los brillos correspondientes en las bandas ópticas, de radio e infrarrojo, estas misiones podrían traer tanta comprensión sobre las destrucciones estelares por agujeros negros como los telescopios Beppo-Sax y Swift trajeron para la comprensión de los estallidos de rayos-gamma.

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Fecha Original: 2 de mayo de 2008
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Fuente: Ciencia Kanija