La rotación estelar puede explicar por qué las repetidas llamaradas de los agujeros negros se vuelven más tenues

Los astrónomos han descubierto una posible explicación de por qué las llamaradas repetidas de las estrellas que interactúan con los agujeros negros supermasivos se vuelven gradualmente más tenues con el tiempo. Según un estudio reciente publicado en The Astrophysical Journal, el factor clave parece ser la velocidad de rotación de la estrella misma. Este descubrimiento se produce después de años de incertidumbre con respecto al comportamiento observado de los eventos recurrentes de interrupción parcial de marea (rpTDE). Los agujeros negros supermasivos, ubicados en los centros de la mayoría de las galaxias, poseen masas que van desde millones hasta miles de millones de veces la del Sol.

Cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro, las inmensas fuerzas gravitacionales pueden destruir completamente la estrella o desgarrarla parcialmente, dependiendo de lo cerca que se acerque. Si la destrucción es incompleta, la parte restante de la estrella continúa orbitando el agujero negro, perdiendo periódicamente más material en encuentros posteriores. Estas interacciones producen llamaradas de luz observables, ofreciendo a los científicos una rara oportunidad de observar el mismo evento cósmico varias veces. Los investigadores han notado desde hace mucho tiempo que algunas de estas llamaradas parecen disminuir en brillo con cada recurrencia. Sin embargo, los modelos existentes lucharon para explicar este fenómeno.

Un equipo de astrofísicos con sede en la Universidad de Syracuse, que incluye a la estudiante de doctorado Ananya Bandopadhyay, el investigador postdoctoral Benjamin Amend y el profesor asociado Eric Coughlin, trató de abordar esta discrepancia a través de simulaciones y análisis detallados. Los hallazgos del equipo sugieren que la velocidad a la que una estrella pierde masa durante estos encuentros está influenciada significativamente por su estructura interna y su giro inicial.

Las estrellas de alta masa, por otro lado, se asemejan a una cebolla con un núcleo denso, arrojando sólo las capas externas inicialmente y preservando el núcleo durante períodos más largos. Esta diferencia estructural ayuda a explicar las variaciones en el brillo de las llamaradas, sin embargo, no resolvió completamente el problema de la atenuación progresiva.

Bandopadhyay y sus colegas descubrieron que las fuerzas de marea del agujero negro no solo quitan material de la estrella, sino que también aplican un par que aumenta la velocidad de rotación de la estrella con cada aproximación cercana.

Descubrieron que si una estrella ya estaba rotando rápidamente antes de encontrarse con el agujero negro, la combinación de su momento angular preexistente y el giro adicional inducido por las fuerzas de marea del agujero negro podría conducir a una disminución notable en el brillo de las llamaradas posteriores.

Al incorporar factores como el espín estelar y la estructura interna, el equipo ha ofrecido un marco más completo para comprender cómo evolucionan estos fenómenos cósmicos con el tiempo. Las implicaciones de este trabajo se extienden más allá de explicar el atenuamiento de las llamaradas. Abre nuevas vías para estudiar la física de las estrellas y los agujeros negros, particularmente en entornos donde se producen interacciones repetidas.

Los científicos siguen observando los cielos mediante estudios de amplio campo en el dominio del tiempo, buscando cambios en el brillo que indiquen interacciones en curso entre estrellas y agujeros negros. Con modelos mejorados y técnicas de observación, los investigadores esperan obtener una visión más profunda de la intrincada danza entre los cuerpos celestes y las poderosas fuerzas que los gobiernan.