Un agujero negro supermasivo destrozó una estrella y sigue eructando sus brillantes restos.

Un agujero negro supermasivo que destrozó una estrella hace años está emitiendo ahora una energía que rivaliza con la de un estallido de rayos gamma (GRB), convirtiéndolo potencialmente en uno de los eventos individuales más potentes jamás detectados en el universo. Lejos de desvanecerse tras su llamarada inicial, el sistema ha seguido brillando, desafiando todas las expectativas sobre cómo se desarrollan estas catástrofes cósmicas. Este comportamiento inusual obliga a la comunidad astronómica a reconsiderar los plazos y la física de estos fenómenos extremos.

En un nuevo estudio publicado en The Astrophysical Journal, los investigadores informan de que el objeto, conocido como AT2018hyz, ha aumentado aproximadamente 50 veces su brillo en longitudes de onda de radio desde que fue detectado por primera vez. Lo más extraordinario es que la emisión sigue aumentando y los modelos actuales sugieren que podría alcanzar su punto máximo alrededor de 2027. Este prolongado y dramático ascenso en brillo es lo que ha capturado la atención de los astrónomos de todo el mundo.

"Esto es realmente inusual", afirmó Yvette Cendes, líder de la investigación, en un comunicado de prensa. "Me costaría mucho pensar en algo que aumente de esta manera durante un periodo de tiempo tan largo. Normalmente, cuando detectamos estos eventos, su brillo máximo se registra en la fase inicial y luego se atenúan. AT2018hyz ha demostrado tener una segunda vida, una mucho más energética que la primera, desafiando los protocolos de observación que tenemos establecidos".

Este descubrimiento sugiere que la fase más energética de la destrucción estelar puede no ser inmediata, sino que podría desarrollarse durante años, obligando a los observatorios a mantener una vigilancia constante sobre objetos que de otro modo se considerarían "extinguidos". La energía liberada por este chorro, al compararse con la luminosidad de los estallidos de rayos gamma, nos recuerda que los agujeros negros supermasivos son las máquinas más potentes del cosmos, capaces de transformar la materia estelar en chorros de partículas viajando a velocidades cercanas a la de la luz.

Eventos de Disrupción de Marea (EDM): La Anatomía de la Espaguetización Estelar

Eventos como este comienzan con lo que los astrónomos denominan un Evento de Disrupción de Marea (EDM), un fenómeno gravitacional espectacular. Si una estrella se acerca demasiado al horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo, las fuerzas de marea que ejerce el agujero negro son tan extremas que la estrella no puede mantener su integridad estructural.

El principio subyacente es la ley de la gravedad de Newton: la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. En el entorno de un agujero negro, la diferencia de distancia entre el lado de la estrella más cercano al agujero negro y el lado más lejano es suficiente para crear una inmensa tensión. El lado cercano experimenta una fuerza gravitatoria mucho mayor que el lado lejano, estirando la estrella de forma desigual. Este proceso es conocido popularmente como "espaguetización", ya que la estrella es arrastrada y estirada en largos y finos filamentos de gas.

El Destino del Material Estelar

Una vez que la estrella ha sido desgarrada, aproximadamente la mitad de su masa es expulsada al espacio interestelar a altas velocidades. Esta materia escapa del sistema y es un material clave para el estudio de los vientos estelares lanzados por estos eventos. Sin embargo, la otra mitad del material estelar cae hacia el agujero negro, formando un disco de acreción que gira a velocidades vertiginosas.

A medida que este disco de gas y escombros estelares se arremolina y cae hacia dentro, la fricción y la compresión calientan el material a millones de grados Celsius. Este calentamiento provoca una intensa emisión de luz en múltiples longitudes de onda, incluyendo rayos X, luz visible y ondas de radio. En la mayoría de los casos conocidos, esta emisión asociada a la formación inicial del disco alcanza su pico de brillo relativamente rápido —generalmente en semanas o pocos meses— y luego se atenúa a medida que el agujero negro consume el material o este se dispersa.

Por esta razón, AT2018hyz no fue inicialmente un objeto extraordinario. Cuando las prospecciones ópticas lo identificaron en 2018, se comportó exactamente como cualquier otra disrupción de marea típica. Se observó el rápido destello inicial característico de un EDM. No había ninguna indicación temprana de que produciría una señal de radio inusualmente fuerte y persistente años más tarde. Solo las observaciones de radio sostenidas a lo largo del tiempo revelaron que estaba sucediendo algo mucho menos ordinario.

AT2018hyz: Un Transitorio que Desafía a la Extinción

La trayectoria de brillo de AT2018hyz después de su detección inicial fue lo que lo hizo único. En lugar de seguir la curva de luminosidad estándar decreciente, la emisión de radio del sistema se fortaleció gradualmente y ha continuado intensificándose durante varios años.

La clave de este fenómeno reside en la longitud de onda de observación: el espectro de radio. Mientras que el brillo óptico y de rayos X suelen reflejar la acreción inmediata del material estelar en el disco, la emisión de radio persistente y creciente se correlaciona con la eyección de un chorro relativista, un flujo de plasma de alta energía expulsado perpendicularmente al disco.

El hecho de que haya crecido aproximadamente 50 veces más brillante en radio desde 2018 hasta hoy, con un pico proyectado para 2027, introduce una nueva escala de tiempo para la fase activa de los agujeros negros tras la destrucción estelar. Esta escala, que se mide en años, contrasta fuertemente con la escala de tiempo de meses que históricamente hemos asumido para estos eventos transitorios.

La cita de la Dra. Cendes subraya el reto observacional: si un evento transitorio ha terminado su fase visible (óptica/rayos X), los astrónomos suelen pasar a estudiar el siguiente fenómeno. Si la fase más potente de la emisión se produce años después, es muy probable que una parte significativa de la actividad violenta de los agujeros negros haya pasado inadvertida simplemente porque los telescopios dejaron de mirar.

La Reactivación Tarda: La Súper Potencia del Chorro Relativista

El aumento constante en el brillo de radio sugiere que el agujero negro lanzó un chorro de partículas de alta energía que se disparan hacia afuera desde sus inmediaciones. Los chorros no son una característica universal de todos los agujeros negros; solo se forman cuando existen condiciones muy específicas de campo magnético y rotación.

Los chorros se forman cuando poderosas fuerzas magnéticas redirigen parte del gas que cae, en lugar de permitir que todo desaparezca dentro del horizonte de sucesos. Las teorías sugieren que líneas de campo magnético extremadamente fuertes se enrollan cerca del polo del agujero negro. Si el agujero negro está girando rápidamente (lo cual se cree que ocurre en muchos agujeros negros supermasivos), este campo magnético puede extraer la energía rotacional del propio agujero negro, un mecanismo conocido como el proceso Blandford-Znajek. Esta energía es canalizada para acelerar el plasma a velocidades relativistas (cercanas a la velocidad de la luz), creando el chorro.

Lo que distingue a AT2018hyz no es solo la presencia de un chorro, sino su sincronización. En lugar de aparecer inmediatamente después de la destrucción de la estrella, la emisión de radio se fortaleció gradualmente y ha continuado intensificándose durante varios años. Esto es lo que los astrónomos denominan un "chorro tardío" o reactivación.

El Misterio de la Orientación y el Factor Tiempo

Existen dos hipótesis principales para explicar este crecimiento tardío y prolongado del brillo de radio en AT2018hyz.

La primera se relaciona con la geometría y la expansión. Si el chorro no estaba originalmente apuntando directamente hacia la Tierra, su señal podría haber sido débil o indetectable al principio. Sin embargo, a medida que el chorro se expande y desacelera ligeramente al interactuar con el gas circundante, un área mayor de la emisión puede ingresar en nuestra línea de visión.

La segunda explicación, quizás más fascinante, es que la formación efectiva y la aceleración del chorro simplemente tomó tiempo. La creación de un disco de acreción estable, la consolidación de las líneas de campo magnético y la extracción de la energía de rotación del agujero negro podrían requerir un periodo de ajuste de varios años. En los TDEs típicos, el disco es caótico e inestable al principio. Solo una vez que el gas se ha asentado y ha establecido una estructura ordenada cerca del agujero negro, pueden surgir las condiciones necesarias para lanzar un chorro sostenido. AT2018hyz podría ser la primera prueba robusta de que esta fase de "estabilización" se extiende por lustros.

Los datos recopilados por potentes instalaciones de radio como las del VLA (Very Large Array) en Nuevo México y las instalaciones en Sudáfrica (como MeerKAT) son cruciales para el monitoreo. Estos datos han demostrado que el flujo de energía del chorro de AT2018hyz es comparable al de los estallidos de rayos gamma (GRB), que se encuentran entre las explosiones cósmicas más luminosas y energéticas conocidas. La energía liberada por este evento es verdaderamente cósmica, superando con creces la producción de energía de galaxias enteras.

Implicaciones Astronómicas: Redefiniendo el Ciclo de Vida de los Agujeros Negros

El prolongado y creciente brillo de AT2018hyz obliga a una reconsideración fundamental de cómo evolucionan los eventos de disrupción de marea. Se han categorizado históricamente como transitorios breves que se atenúan rápidamente después de su llamarada inicial. AT2018hyz sugiere que la fase más energética y crucial puede desarrollarse en una escala de tiempo mucho mayor, potencialmente dominada por el lanzamiento de chorros en etapas posteriores.

Esta posibilidad tiene implicaciones prácticas directas para la astronomía observacional. El tiempo de telescopio es extremadamente limitado y valioso. Una vez que un evento de disrupción parece desvanecerse en las longitudes de onda ópticas o de rayos X (la señal que se busca primero), el monitoreo a largo plazo en radio es infrecuente o se considera de baja prioridad.

Si existen chorros similares de etapa tardía en otros lugares, es muy posible que hayan pasado desapercibidos simplemente porque las observaciones se detuvieron demasiado pronto. Este descubrimiento no solo es una anomalía, sino una poderosa directriz para los futuros protocolos de búsqueda y seguimiento de TDEs. Los astrónomos necesitarán asignar recursos de radio a largo plazo a eventos que, según el paradigma anterior, ya habrían sido descartados.

Además, el estudio de la fase tardía de los TDEs nos ofrece una ventana única para comprender cómo los agujeros negros supermasivos inician sus fases de "alimentación" activa. Los chorros relativistas no solo son un espectáculo de energía pura, sino que también actúan como mecanismos de retroalimentación cósmica, regulando la formación de estrellas y la evolución de las galaxias anfitrionas al calentar e incluso expulsar el gas circundante. Un chorro tardío implica un mecanismo de alimentación y retroalimentación que opera a una escala de tiempo diferente a la que se modelaba previamente.

Por ahora, AT2018hyz sigue siendo objeto de un intenso seguimiento a medida que su rendimiento de radio aumenta. Ya sea que se trate de un caso atípico o de una parte de un patrón más amplio aún no reconocido, este evento sugiere que las secuelas de la destrucción estelar pueden desarrollarse durante años y solo se vuelven claras mediante una observación sostenida y paciente. Nos enseña que, en el cosmos, las respuestas más energéticas pueden llegar con retraso.

Fuentes

https://www.eurekalert.org/news-releases/1115002
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad1a52
https://arxiv.org/abs/2309.05596
https://www.discovermagazine.com/
https://www.nasa.gov/general/tidal-disruption-events-tde/