ESO : Un evento superluminoso explicado por un agujero negro en veloz rotación que ha devorado a una estrella

http://www.eso.org/public/spain/news/eso1644/

Los telescopios de ESO ayudan a reinterpretar esta brillante explosión

12 de Diciembre de 2016

Hasta hace poco, se creía que ASAAAN-15lh, un punto de luz en una galaxia lejana extraordinariamente luminoso, era la supernova más brillante jamás vista. Pero ahora, nuevas observaciones de varios observatorios, incluyendo ESO, han puesto en duda esta clasificación. En su lugar, un grupo de astrónomos propone que la fuente fue un evento más extremo y muy excepcional: un agujero negro en veloz rotación destrozando a una estrella que pasó demasiado cerca.

En el año 2015, el sondeo ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae, un sondeo automatizado de todo el cielo en busca de supernovas) detectó un evento, bautizado como ASASSN-15lh, que se registró como la supernova más brillante jamás vista. Fue clasificada como supernova superluminosa, la explosión de una estrella extremadamente masiva al final de su vida. Era dos veces más brillante que la anterior poseedora del récord y, en su apogeo, era 20 veces más brillante que la luz total de la Vía Láctea entera.

Un equipo internacional, liderado por Giorgos Leloudas, del Instituto Weizmann de Ciencias (Israel) y el Centro de Cosmología Oscura (Dinamarca), ha llevado a cabo más observaciones de la galaxia lejana en la que tuvo lugar la explosión (situada a unos 4.000 millones años luz de la Tierra) y ha propuesto una nueva explicación para este extraordinario evento.

"Tras el evento observamos la fuente durante 10 meses y hemos llegado a la conclusión de que la explicación no encaja con una supernova extraordinariamente brillante. Nuestros resultados indican que el evento fue causado, probablemente, por un agujero negro supermasivo que gira a mucha velocidad a medida que destruye a una estrella de baja masa", explica Leloudas.

En este escenario, las fuerzas gravitatorias extremas de un agujero negro supermasivo, situado en el centro de la galaxia anfitriona, han desgarrado a una estrella similar a nuestro Sol que se hallaba demasiado cerca (un evento denominado “evento de disrupción de marea” que hasta ahora solo se ha observado unas diez veces). En el proceso, la estrella fue "espaguetificada" y los choques entre los restos y el calor generado por la acreción desencadenaron una explosión de luz. Esto dio al evento la apariencia de una explosión de supernova muy brillante, a pesar de que la estrella no se habría convertido en una supernova por sí misma dado que no tenía suficiente masa.

El equipo basa sus nuevas conclusiones en observaciones llevadas a cabo con una selección de telescopios, tanto en tierra como en el espacio. Entre ellos está el VLT (Very Large Telescope) en el Observatorio Paranal de ESO; el telescopio NTT (New Technology Telescope) en el Observatorio La Silla de ESO; y el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA [1]. Las observaciones con el NTT se realizaron como parte del sondeo PESSTO de ESO (Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects, sondeo espectroscópico público de ESO de objetos en tránsito).

"Hay varios aspectos independientes a las observaciones que sugieren que este evento fue, en efecto, una alteración de la marea y no una supernova superluminosa", explica el coautor Morgan Fraser, de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), -ahora en la University College de Dublín (Irlanda)-.

En particular, los datos revelaron que el evento pasó por tres fases distintas durante los 10 meses de observaciones de seguimiento. El conjunto total de los datos es más parecido a lo que se espera de una interrupción de marea que a una supernova superluminosa. Además, se ha observado un rebrote de brillo en luz ultravioleta, así como un aumento de temperatura, lo cual reduce la probabilidad de que se trate de una supernova. Por otro lado, el evento ha tenido lugar en un lugar — una galaxia roja, masiva y pasiva— que no es el habitual para estos eventos de explosión de supernova superluminosa, que suelen acontecer en galaxias enanas con formación estelar.

Aunque el equipo afirma que es muy poco probable que sea un evento de supernova, aceptan que un evento clásico de interrupción de marea tampoco es una explicación adecuada. Uno de los miembros del equipo, Nicholas Stone, de la Universidad de Columbia (EE.UU.), explica: "El evento de interrupción de marea que proponemos no puede explicarse con un agujero negro supermasivo que no gire. Nosotros argumentamos que ASASSN-15lh fue un evento de interrupción marea derivado de un tipo muy particular de agujero negro".

La masa de la galaxia anfitriona implica que el agujero negro supermasivo que se encuentra en su centro tiene una masa de, al menos, 100 millones de veces la del Sol. Un agujero negro de esta masa normalmente sería incapaz de interferir en estrellas más allá de su horizonte de sucesos, el límite a partir del cual nada es capaz de escapar de su atracción gravitatoria. Sin embargo, si el agujero negro es de un tipo particular que gira rápidamente — un supuesto agujero negro de Kerr—, la situación cambia y este límite no se aplica.

"Incluso con todos los datos recogidos no podemos afirmar con un 100% de certeza que el evento ASASSN-15lh fuera un evento de interrupción de marea", concluye Leloudas. "Pero es, de lejos, la explicación más probable".

Notas

[1] Además de los datos del Very Large Telescope de ESO, el NTT (New Technology Telescope) y el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, el equipo utilizó observaciones del Telescopio Swift de la NASA, el LCOGT (Las Cumbres Observatory Global Telescope, el conjunto Australia Telescope Compact Array, el satélite XMM_Newton de la ESA, el espectrógrafo de amplio campo WiFeS (Wide-Field Spectrograph) y el Telescopio de Magallanes.

Información adicional

Este trabajo de investigación se presenta en el artículo científico titulado “The Superluminous Transient ASASSN-15lh as a Tidal Disruption Event from a Kerr Black Hole”, por G. Leloudas et al., que aparece en la nueva revista Nature Astronomy.

El equipo está formado por G. Leloudas (Instituto Weizmann de Ciencias, Rehovot, Israel; Instituto Niels Bohr, Copenhague, Dinamarca); M. Fraser (Universidad de Cambridge, Cambridge, Reino Unido); N. C. Stone (Universidad de Columbia, Nueva York, EE.UU.); S. van Velzen (Universidad Johns Hopkins, Baltimore, EE.UU.); P. G. Jonker (Instituto de Investigación Espacial de los Países Bajos, Utrecht, Países Bajos; Universidad Radboud de Nijmegen, Nijmegen, Países Bajos); I. Arcavi (LCOGT, Red Global de Telescopios del Observatorio Las Cumbres, Goleta, EE.UU.; Universidad de California, Santa Bárbara, EE.UU.); C. Fremling (Universidad de Estocolmo, Estocolmo, Suecia); J. R. Maund (Universidad de Sheffield, Sheffield, Reino Unido); S. J. Smartt (Universidad de Queen’s de Belfast, Belfast, Reino Unido); T. Krühler (Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre, Garching (cerca de Múnich), Alemania); J. C. A. Miller-Jones (ICRAR – Universidad Curtin, Perth, Australia); P. M. Vreeswijk (Instituto Weizmann de Ciencias, Rehovot, Israel); A. Gal-Yam (Instituto Weizmann de Ciencias, Rehovot, Israel); P. A. Mazzali (Universidad John Moores de Liverpool, Liverpool, Reino Unido; Instituto Max-Planck de Astrofísica, Garching (cerca de Múnich), Alemania); A. De Cia (Observatorio Europeo Austral, Garching (cerca de Múnich), Alemania); D. A. Howell (LCOGT, Red Global de Telescopios del Observatorio Las Cumbres, Goleta, EE.UU.; Universidad de California, Santa Bárbara, EE.UU.); C. Inserra (Universidad de Queen’s de Belfast, Belfast, Reino Unido); F. Patat (Observatorio Europeo Austral, Garching (cerca de Múnich), Alemania); A. de Ugarte Postigo (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, España; Instituto Niels Bohr, Copenhague, Dinamarca); O. Yaron (Instituto Weizmann de Ciencias, Rehovot, Israel); C. Ashall (Universidad John Moores de Liverpool, Liverpool, Reino Unido); I. Bar (Instituto Weizmann de Ciencias, Rehovot, Israel); H. Campbell (Universidad de Cambridge, Cambridge, Reino Unido; Universidad de Surrey, Guildford, Reino Unido); T.-W. Chen (Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre, Garching (cerca de Múnich), Alemania); M. Childress (Universidad de Southampton, Southampton, Reino Unido); N. Elias-Rosa (Observatorio Astronómico de Padua, Padua, Italia); J. Harmanen (Universidad de Turku, Piikkiö, Finlandia); G. Hosseinzadeh (LCOGT, Red Global de Telescopios del Observatorio Las Cumbres, Goleta, EE.UU.; Universidad de California, Santa Bárbara, EE.UU.); J. Johansson (Instituto Weizmann de Ciencias, Rehovot, Israel); T. Kangas (Universidad de Turku, Piikkiö, Finlandia); E. Kankare (Universidad de Queen’s de Belfast, Belfast, Reino Unido); S. Kim (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile); H. Kuncarayakti (Instituto Millennium de Astrofísica, Santiago, Chile; Universidad de Chile, Santiago, Chile); J. Lyman (Universidad de Warwick, Coventry, Reino Unido); M. R. Magee (Universidad de Queen’s de Belfast, Belfast, Reino Unido); K. Maguire (Universidad de Queen’s de Belfast, Belfast, Reino Unido); D. Malesani (Universidad de Copenhague, Copenhague, Dinamarca; Instituto Nacional del Espacio de Dinamarca –DTU-, Dinamarca); S. Mattila (Universidad de Turku, Piikkiö, Finlandia; Centro Finés de Astronomía con ESO (FINCA), Universidad de Turku, Piikkiö, Finlandia; Universidad de Cambridge, Cambridge, Reino Unido); C. V. McCully (LCOGT, Red Global de Telescopios del Observatorio Las Cumbres, Goleta, EE.UU.; Universidad de California, Santa Bárbara, EE.UU.); M. Nicholl (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.), S. Prentice (Universidad John Moores de Liverpool, Liverpool, Reino Unido); C. Romero-Cañizales (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Instituto Millennium de Astrofísica, Santiago, Chile); S. Schulze (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Instituto Millennium de Astrofísica, Santiago, Chile); K. W. Smith (Universidad de Queen’s de Belfast, Belfast, Reino Unido); J. Sollerman (Universidad de Estocolmo, Estocolmo, Suecia); M. Sullivan (Universidad de Southampton, Southampton, Reino Unido); B. E. Tucker (Universidad Nacional Australiana, Canberra, Australia; CAASTRO (Centro de Excelencia de Astrofísica de todo el cielo del Consejo de Investigación Australiano –ARC-, Australia)); S. Valenti (Universidad de California, Davis, EE.UU.); J. C. Wheeler (Universidad de Texas en Austin, Austin, EE.UU.); y D. R. Young (Universidad de Queen’s de Belfast, Belfast, Reino Unido).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

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