Astronomía: se descubrió un "géiser galáctico" que se activa cada 114 días

Un equipo internacional de astrónomos descubrió el equivalente cósmico a un géiser que brota regularmente: una galaxia distante que entra en erupción aproximadamente cada 114 días.

Utilizando datos de distintas misiones espaciales, los científicos estudiaron 20 estallidos repetidos de un evento llamado ASASSN-14ko. Estos diversos telescopios e instrumentos son sensibles a diferentes longitudes de onda de luz. Al usarlos en colaboración, los científicos obtuvieron imágenes más detalladas de los estallidos.

"Creemos que un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia crea las explosiones, ya que consume parcialmente una estrella gigante en órbita", dijo en un comunicado Anna Payne, becaria graduada de la NASA en la Universidad de Hawái en Manoa, quien presentó los hallazgos en la 237ª reunión virtual de la Sociedad Astronómica Estadounidense. Un artículo sobre la fuente y estas observaciones, dirigido por Payne, está siendo sometido a revisión científica.

Los astrónomos clasifican las galaxias con centros inusualmente brillantes y variables como galaxias activas. Estos objetos pueden producir mucha más energía que la contribución combinada de todas sus estrellas, incluidos niveles de luz visible, ultravioleta y de rayos X más altos de lo esperado. Los astrofísicos creen que la emisión adicional proviene de cerca del agujero negro supermasivo central de la galaxia, donde un disco giratorio de gas y polvo se acumula y se calienta debido a las fuerzas gravitacionales y de fricción. El agujero negro consume lentamente el material, lo que crea fluctuaciones aleatorias en la luz emitida por el disco.

Pero los astrónomos están interesados en encontrar galaxias activas con destellos que ocurren a intervalos regulares, lo que podría ayudarlos a identificar y estudiar nuevos fenómenos y eventos.

ASASSN-14ko fue detectado por primera vez el 14 de noviembre de 2014 por el All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), una red global de 20 telescopios robóticos con sede en la Universidad Estatal de Ohio (OSU) en Columbus. Ocurrió en ESO 253-3, una galaxia activa a más de 570 millones de años luz de distancia en la constelación austral de Pictor. En ese momento, los astrónomos pensaron que el estallido probablemente fue una supernova, un evento único que destruye una estrella.

Seis años más tarde, Payne estaba examinando datos ASAS-SN sobre galaxias activas conocidas como parte de su trabajo de tesis. Al observar la curva de luz ESO 253-3, o el gráfico de su brillo a lo largo del tiempo, notó de inmediato una serie de destellos espaciados uniformemente: un total de 17, todos separados por unos 114 días. Cada destello alcanza su brillo máximo en aproximadamente cinco días, luego se atenúa constantemente.

Payne y sus colegas predijeron que la galaxia volvería a estallar el 17 de mayo de 2020, por lo que coordinaron observaciones conjuntas con instalaciones terrestres y espaciales, incluidas mediciones de longitudes de onda múltiples con Swift. ASASSN-14ko entró en erupción justo a tiempo. Desde entonces, el equipo predijo y observó brotes posteriores el 7 de septiembre y el 20 de diciembre.

Los investigadores también utilizaron los datos de TESS para una visión detallada de un brote anterior. TESS observa franjas del cielo llamadas sectores durante aproximadamente un mes a la vez. Durante los primeros dos años de la misión, las cámaras recopilaron una imagen de sector completo cada 30 minutos. Estas instantáneas permitieron al equipo crear una línea de tiempo precisa de un destello que comenzó el 7 de noviembre de 2018, rastreando su aparición, aumento al brillo máximo y disminución con gran detalle.

Utilizando mediciones de ASAS-SN, TESS, Swift y otros observatorios, incluidos NuSTAR de la NASA y XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, Payne y su equipo dieron tres posibles explicaciones para las llamaradas repetidas.

Un escenario involucró interacciones entre los discos de dos agujeros negros supermasivos en órbita en el centro de la galaxia. Las mediciones recientes, también bajo revisión científica, sugieren que la galaxia sí alberga dos de esos objetos, pero no orbitan lo suficientemente cerca como para explicar la frecuencia de las llamaradas.

El segundo escenario que consideró el equipo fue una estrella que pasaba en una órbita inclinada a través del disco de un agujero negro. En ese caso, los científicos esperarían ver llamaradas de forma asimétrica causadas cuando la estrella perturba el disco dos veces, a cada lado del agujero negro. Pero todas las llamaradas de esta galaxia tienen la misma forma.

El tercer escenario, y el que el equipo cree que es más probable, es un evento de interrupción parcial de mareas. Un evento de interrupción de las mareas ocurre cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro. Las fuerzas gravitacionales crean intensas mareas que rompen la estrella en una corriente de gas. La parte final de la corriente se escapa del sistema, mientras que la parte principal gira hacia atrás alrededor del agujero negro. Los astrónomos ven llamaradas brillantes de estos eventos cuando el gas derramado golpea el disco de acreción del agujero negro.

En este caso, los astrónomos sugirieron que uno de los agujeros negros supermasivos de la galaxia, uno con aproximadamente 78 millones de veces la masa del Sol, interrumpe parcialmente una estrella gigante en órbita. La órbita de la estrella no es circular, y cada vez que pasa más cerca del agujero negro, se abulta hacia afuera, desprendiendo masa pero sin romperse por completo. Cada encuentro elimina una cantidad de gas equivalente a aproximadamente tres veces la masa de Júpiter.