La luz polarizada revela el destino final de una estrella «espaguetizada» por un agujero negro

Cuando los astrónomos observaron por primera vez una estrella que había sido triturada o «espaguetizada» después de un acercamiento muy cercano a un agujero negro supermasivo en 2019, determinaron que gran parte de la estrella había sido expulsada hacia afuera en un poderoso viento de la luz óptica emitida por el explosión. . Ahora, los astrónomos de la Universidad de California, Berkeley (UCB) analizaron la polarización de esa luz y descubrieron que la nube es esféricamente simétrica, lo que agrega más evidencia de la presencia de ese poderoso viento.

«Esta es la primera vez que alguien detecta la forma de una nube de gas que rodea una estrella con carga de marea». dijo el coautor Alex Filippenko, un astrónomo de la UCB. Hallazgos recientes a Último artículo Publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

como lo hicimos informado anteriormente, un objeto que pasa más allá del horizonte de eventos del agujero negro, incluida la luz, no puede escapar de ser tragado, aunque los agujeros negros también son comedores desordenados. Esto significa que parte del material de un objeto es realmente expulsado en un poderoso chorro. Si el objeto es una estrella, el proceso de ser triturado (o «espaguetizado») por las poderosas fuerzas gravitatorias del agujero negro ocurre fuera del horizonte de eventos, y parte de la masa original de la estrella es expulsada violentamente hacia afuera. puede desarrollar Un anillo giratorio de material. (hermana, una Disco de aceleración) alrededor de un agujero negro que emite potentes rayos X y luz visible. Los chorros son una forma que tienen los astrónomos de inferir indirectamente la existencia de un agujero negro.

En 2018, los astrónomos anunciaron La primera película en vivo. El resultado de la destrucción de una estrella por un agujero negro de 20 millones de veces el tamaño de nuestro Sol en un par de galaxias en colisión llamadas Orb 299, a 150 millones de años luz de la Tierra. Un año después, los astrónomos registraron muerte definitiva Una estrella siendo destrozada por un agujero negro supermasivo»Fenómeno de perturbación de las olas(TDE), llamado AT 2019qiz. La estrella fue desgarrada por un agujero negro de 1 millón de veces la masa del Sol con la mitad de su masa consumida y la otra mitad expulsada hacia el exterior.

Estos poderosos estallidos de luz a menudo se ocultan detrás de un velo de polvo y escombros interestelares, lo que dificulta que los astrónomos los estudien en detalle. Pero 2019qiz se descubrió poco después de que la estrella se fragmentara el año pasado, lo que facilita el estudio en detalle antes de que se formara por completo la cortina de polvo y escombros. Los astrónomos realizaron observaciones de seguimiento en todo el espectro electromagnético durante los próximos seis meses utilizando varios telescopios en todo el mundo. Esas observaciones proporcionaron la primera evidencia directa de que el gas expulsado durante la interrupción y la acumulación produce potentes emisiones ópticas y de radio observadas anteriormente.

Según las observaciones con el Telescopio Shane de 3 metros en el Observatorio Lick cerca de San José, California, los astrónomos sabían que la luz óptica emitida tenía una polarización de alrededor del 1 por ciento; Un espectrógrafo está en el laboratorio para determinar la polarización de la luz óptica. La luz se polariza después de dispersar electrones en la nube de gas. Dada la distancia a la que se encuentran estos TDE, normalmente aparecen como un simple punto de luz, y la polarización es una de las pocas propiedades que caracterizan las formas de los objetos.

De acuerdo a Editor asociado Kishore Patra, la mayor parte de la luz emitida por el disco de acreción habría comenzado en el régimen de rayos X, pero a medida que atravesaba la nube de gas, la luz continuó perdiendo energía a través de diversas formas de dispersión, absorción y emisión, y finalmente emergió en el sistema óptico. . regla. «La dispersión final determina el estado de polarización del fotón», dijo Batra. «Por lo tanto, al medir la polarización, podemos determinar la geometría de la superficie donde ocurre la dispersión final».

Según las mediciones de polarización de octubre de 2019 que muestran polarización cero, los científicos de Berkeley calcularon que la luz provenía de una nube globular con un radio de superficie de aproximadamente 100 unidades astronómicas (au), o 100 veces la órbita de la Tierra. Sin embargo, las mediciones tomadas un mes después revelaron una polarización del 1 por ciento de la luz, lo que sugiere que la nube se había adelgazado y adquirido una ligera asimetría.

«Esta observación descarta una clase de soluciones propuestas teóricamente y nos da fuertes restricciones sobre lo que le sucede al gas alrededor del agujero negro». dijo patra. «La gente está buscando otra evidencia de viento que surge de estos eventos, y creo que este estudio de polarización ciertamente fortalece esa evidencia de que no se puede obtener una geometría esférica sin suficiente viento. El hecho interesante aquí es que una fracción significativa del material que gira hacia adentro desde la estrella finalmente no cae en el agujero negro, lo hace». Se alejó volando del agujero negro.

DOI: Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 2022. 10.1093/mnras/stac1727 (Acerca de los DOI)