Búsqueda infrarroja encuentra un gran grupo de agujeros negros que destruyen estrellas

Prácticamente cualquier cosa en el espacio podría ser un alimento potencial para un agujero negro supermasivo, y eso incluye estrellas enteras. Incluso las estrellas más grandes que nuestro Sol pueden ser víctimas de la intensa gravedad del agujero negro y ser atraídas hacia su boca en expansión. Es un fenómeno aterrador, pero ¿con qué frecuencia sucede realmente?

Los eventos de perturbación de marea (TDE), cuando las fuerzas de marea de un agujero negro superan la gravedad de una estrella y la destrozan, son Se cree que sucedió Una vez cada 10.000 a 100.000 años en cualquier galaxia determinada. Los TDE pueden detectarse por las enormes cantidades de energía que liberan. Si bien sus observaciones siguen siendo muy raras, un equipo internacional de investigadores ha descubierto 18 de ellas que no habían sido descubiertas en búsquedas anteriores. ¿Por qué?

Muchos TDE se pueden encontrar en galaxias polvorientas. El polvo bloquea muchas longitudes de onda de radiación, desde los rayos de luz hasta los rayos X, pero las longitudes de onda infrarrojas largas son menos susceptibles a la dispersión y la absorción. Cuando el equipo examinó las galaxias en infrarrojo, encontró 18 TDE que previamente habían eludido a los astrónomos.

Oculto a la vista

Hasta la fecha, la mayoría de los fenómenos de perturbación de las mareas se han detectado en el rango óptico y de rayos X. Las búsquedas de TDE que emitían emisiones ópticas (es decir, luz visible) y de rayos X llevaron a un aumento de los descubrimientos de TDE en la década de 2000. Estos métodos aún pueden detectar algunos TDE, pero no todos. El problema es que ambos tipos de radiación tienen longitudes de onda cortas que pueden ser fácilmente dispersadas y absorbidas por el polvo, oscureciendo objetos y fenómenos dentro de cualquier galaxia rica en polvo.

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El agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia es el que causa los TDE. El polvo y el gas en el disco de acreción del agujero negro no ayudan a la detección.

La mayoría de los TDE descubiertos por el equipo de investigación no habían sido descubiertos previamente en el rango óptico por sabio o novato Misión de observatorio infrarrojo. Cuando buscaron estos eventos en datos de las misiones WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) y NEOWISE de la NASA, junto con datos de otras misiones como eROSITA All-Sky Survey de SRG, las bandas ópticas y de rayos X no aparecieron mucho. . Sólo cuando los investigadores observaron los datos de WISE/NEOWISE en el infrarrojo medio descubrieron TDE ocultas.

Bajo una luz diferente

Los eventos de perturbación de mareas que sólo pueden observarse en el infrarrojo tienen enormes implicaciones para los recuentos reales de TDE encontrados allí, que han sido difíciles de estimar basándose en los detectados sólo en las bandas óptica y de rayos X. También resuelve el misterio de por qué no hay TDE en las galaxias con formación de estrellas, que tienden a ser ricas en polvo.

Los 18 eventos recién descubiertos incluyen lo que ahora es el TDE conocido más cercano a la Tierra. Reside en una galaxia de formación estelar particularmente polvorienta, lo que habría hecho imposible verla sin observaciones infrarrojas.

La formación de estrellas ha tenido un impacto en el lugar donde los astrónomos buscan TDE. Hasta ahora, las galaxias que ya no estaban formando estrellas se consideraban lugares ideales para buscar TDE porque tenían poco polvo. Dado que las estrellas nacen en enormes nubes de polvo y gas, parecía como si no hubiera TDE en las galaxias con formación estelar cuando se observaban en longitudes de onda más cortas. Esto explica por qué las TDE ocurren con mayor probabilidad en galaxias donde la formación de estrellas se ha detenido o casi se ha detenido.

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El polvo puede interponerse en el camino la mayor parte del tiempo, pero tiene una característica que ha ayudado a los investigadores a encontrar algunos TDE previamente desconocidos. Cuando las estrellas son destrozadas por agujeros negros supermasivos se produce una enorme cantidad de calor. El polvo hace eco Se producen cuando las partículas de polvo se calientan y emiten radiación, generalmente infrarroja. Estos ecos de polvo también pueden ayudar a detectar TDE ocultas.

La detección infrarroja de muchos TDE probablemente también responda a la pregunta de la «energía faltante». En teoría, se espera que los TDE produzcan más energía de la que observamos, entonces, ¿adónde se fue el resto de esa energía? Los investigadores que descubrieron los nuevos TDE sugieren que la impresión de pérdida de energía se debió a nuestra incapacidad para observar la radiación bloqueada por el polvo y el gas: no hubo pérdida de energía; Simplemente pasó desapercibido.

Resulta que las TDE pueden no ser tan raras como pensábamos. También pueden volverse menos esquivos en poco tiempo. Los astrónomos tendrán una idea más clara de los habitantes después de que futuros estudios, como el Legacy Survey of Space and Time (LSST) en el Observatorio Vera Rubin, los busquen con visión infrarroja. Encuestas tan poderosas pueden encontrar cientos, incluso miles, de TDE cada año.

“Este trabajo representa la muestra más limpia de [infrared]-TDE seleccionados hasta ahora”, dijo el equipo de investigación de A Estancia Publicado recientemente en el Astrophysical Journal. «Como tal, proporciona nuevos conocimientos sobre la estructura de la población de TDE en el universo local y nos permite explorar las propiedades de una clase de TDE que antes se pasaban por alto».

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El Diario Astrofísico, 2024. DOI: 10.3847/1538-4357/ad18bb

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