Un agujero negro devora una estrella gigante y produce el destello más brillante jamás registrado

Un equipo internacional de astrónomos ha confirmado el registro del destello de energía más potente y distante jamás observado procedente de un agujero negro supermasivo.

El fenómeno, detectado inicialmente en 2018, alcanzó una luminosidad equivalente a 10 billones de soles y se originó por la destrucción de una estrella con una masa al menos 30 veces superior a la del Sol, según concluye un estudio publicado en la revista Nature Astronomy.

La investigación, liderada por Matthew Graham, profesor de astronomía en el Instituto de Tecnología de California (Caltech), describe un evento catalogado como J2245+3743, localizado a 10.000 millones de años luz de la Tierra.

El objeto central es un núcleo galáctico activo -un agujero negro supermasivo rodeado de un disco de material en rotación- con una masa estimada de 500 millones de veces la del Sol.

Una estrella condenada al acercarse demasiado

El brillo extraordinario del destello aumentó 40 veces en cuestión de meses, superando en 30 ocasiones la luminosidad de cualquier fulgor previo documentado en agujeros negros.

Los científicos atribuyen este fenómeno a un evento de disrupción de marea (TDE, por sus siglas en inglés), un proceso en el que la gravedad del agujero negro desgarra una estrella que se aproxima en exceso, consumiéndola gradualmente mientras orbita hacia su interior.

"Las energías involucradas muestran que este objeto está muy alejado y es extremadamente brillante. No se parece a ningún núcleo galáctico activo que hayamos observado antes", explica Graham, científico principal del proyecto Zwicky Transient Facility (ZTF), el telescopio que detectó inicialmente el fenómeno en el Observatorio Palomar.

El tamaño estimado de la estrella destruida -al menos 30 masas solares- representa un récord.

La mayoría de los aproximadamente 100 eventos de disrupción de marea documentados hasta la fecha han involucrado estrellas mucho más pequeñas, con masas entre tres y diez veces la del Sol.

Observar el pasado a cámara lenta

La distancia extrema del evento plantea características particulares para su observación.

Debido a que la luz viaja a velocidad finita, los astrónomos contemplan el fenómeno tal como ocurrió cuando el universo tenía apenas una cuarta parte de su edad actual.

Además, el tiempo transcurre de manera diferente a esa distancia.

"Es un fenómeno llamado dilatación temporal cosmológica debido a la expansión del espacio-tiempo. A medida que la luz viaja a través del espacio en expansión para alcanzarnos, su longitud de onda se estira, al igual que el tiempo mismo", detalla Graham.

"Siete años aquí equivalen a dos años allí. Estamos observando el evento reproducirse a un cuarto de velocidad".

Esta particularidad subraya la importancia de estudios prolongados como los realizados por ZTF y el Catalina Real-Time Transient Survey, ambos financiados por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos, que han seguido el fenómeno durante años.

Un hallazgo que desafió las expectativas

El descubrimiento no fue inmediato.

Cuando el objeto fue detectado por primera vez en 2018, un análisis espectral inicial con el telescopio Hale de 200 pulgadas del Observatorio Palomar no reveló características inusuales.

Cinco años después, el equipo observó que el destello decaía más lentamente de lo esperado, lo que motivó nuevas observaciones con el Observatorio W. M. Keck en Hawái.

"Al principio era importante establecer que este objeto extremo era verdaderamente tan brillante", indica la coautora K. E. Saavik Ford, profesora del Centro de Posgrado de la Universidad de la Ciudad de Nueva York.

Los investigadores descartaron la posibilidad de que el brillo fuera una ilusión óptica causada por un haz de luz dirigido hacia la Tierra, utilizando datos de la misión Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA.

Otras hipótesis, como la explosión de una supernova cercana, resultaron insuficientes para explicar la magnitud del fenómeno.

"Si se convirtiera todo nuestro Sol en energía usando la fórmula de Einstein E=mc², esa es la cantidad de energía que ha estado emanando este destello desde que comenzamos a observarlo", precisa Ford.

Estrellas gigantes en discos galácticos

La existencia de una estrella tan masiva plantea interrogantes sobre su origen.

Las estrellas de este tamaño son extremadamente raras en el universo, pero los investigadores proponen una explicación: las estrellas situadas dentro del disco de material que rodea un núcleo galáctico activo pueden crecer considerablemente al acumular materia de su entorno.

"Pensamos que las estrellas dentro del disco de un núcleo galáctico activo pueden crecer más grandes. La materia del disco se deposita sobre las estrellas, haciendo que aumenten su masa", explica Ford.

El hallazgo sugiere que eventos de esta magnitud podrían ser más frecuentes de lo estimado previamente en el universo, aunque su detección resulta compleja.

El Observatorio Vera C. Rubin, actualmente en desarrollo conjunto entre la Fundación Nacional de Ciencia y el Departamento de Energía de Estados Unidos, podría identificar fenómenos similares en el futuro.

"Nunca habríamos encontrado este evento poco común si no fuera por ZTF", concluye Graham.

"Hemos estado observando el cielo con ZTF durante siete años, así que cuando vemos algo que destella o cambia, podemos revisar su comportamiento pasado y cómo evolucionará".