Agujero negro se alimenta de una estrella y el disco de acreción bate un récord de brillo

En el imaginario colectivo, se considera que los agujeros negros son sumideros cósmicos que engullen todo a su alrededor. Sin embargo, la verdad es que estos objetos son mucho más complejos, y aunque su gravedad es extremadamente intensa, un objeto necesita acercarse muchísimo para ser capturado. Cuando una estrella o nube de gas se aproxima demasiado, el campo gravitatorio de un agujero negro puede desgarrarla en un proceso conocido como ruptura mareal.

En este proceso, parte del material es expulsado al espacio, mientras que el resto comienza a orbitar el agujero negro, iniciando un proceso llamado acreción. En este proceso, el gas no cae directamente en el agujero negro debido a su momento angular. En cambio, forma un disco de acreción, donde se conserva el momento angular, lo que permite que el material se desplace lentamente en espiral hacia el interior. Una enorme cantidad de energía gravitacional se convierte en radiación, lo que hace que el disco brille con extrema intensidad.

Estos discos de acreción pueden ser tan brillantes que se pueden observar a miles de millones de años luz de distancia. Recientemente, los astrónomos registraron un evento en el que un disco de acreción alcanzó un brillo equivalente al de 10 billones de estrellas, uno de los más intensos jamás observados. Este fenómeno ha impulsado a los astrónomos a estudiar cómo se alimentan los agujeros negros y la cantidad de energía involucrada en el proceso.

Discos de acreción

El proceso de acreción en los agujeros negros ocurre cuando el gas y el plasma son capturados por el campo gravitatorio y forman un disco de acreción alrededor del horizonte de sucesos. El momento angular se transporta hacia el exterior mediante procesos magnetohidrodinámicos, lo que permite que la materia se mueva gradualmente hacia el interior. Este proceso también transforma parte de la energía potencial gravitatoria en energía térmica y radiación.

En algunos tipos de acreción, el calentamiento del disco provoca la emisión de radiación en diferentes longitudes de onda. Los discos que rodean agujeros negros estelares emiten principalmente rayos X, mientras que los que rodean agujeros negros supermasivos brillan en el espectro visible y ultravioleta. En algunos casos, intensos campos magnéticos canalizan parte de la energía para formar chorros relativistas que emiten ondas de radio y rayos gamma.

¿Cómo observamos los agujeros negros?

El brillo emitido por los discos de acreción es la principal forma de observar y estudiar los agujeros negros. Cuando hablamos de observar agujeros negros, nos referimos a observar el disco de acreción que los rodea, ya que estos no emiten ni reflejan luz. La radiación generada revela información sobre las propiedades físicas del sistema, como su masa, rotación y tasa de acreción.

El análisis de los espectros y las variaciones de luminosidad nos permite determinar la geometría del disco, la presencia de campos magnéticos e incluso efectos relativistas. En sistemas binarios, estas emisiones también ayudan a estimar con precisión la masa del agujero negro a partir de la dinámica de la estrella compañera. Fue precisamente esta emisión la que hizo posible la primera imagen directa de un agujero negro, obtenida en 2019 por el Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT).

Un agujero negro consume una estrella gigante

Una nueva observación ha revelado que un agujero negro supermasivo generó un pico de brillo sin precedentes tras acrecer una estrella con al menos 30 veces la masa del Sol. Este evento, denominado J2245+3743, podría convertirse en el más potente y distante jamás registrado de un agujero negro supermasivo. Se estima que el agujero negro tiene una masa de aproximadamente 500 millones de masas solares y se encuentra a unos 10 mil millones de años luz de distancia.

Durante varios meses de observación, los astrónomos registraron un brillo hasta 30 veces superior al de cualquier otro observado hasta la fecha. Según el artículo, el pico alcanzó un brillo equivalente al de 10 billones de estrellas. Además, la intensidad varió aproximadamente cuarenta veces durante el periodo de observación. Este resultado confirma que la región alrededor de los agujeros negros posee una dinámica energética e inestable.

Récord batido

El evento causado por J2245+3743 constituye un récord cósmico en términos de luminosidad. Hasta la fecha, se han observado alrededor de 100 eventos similares, y la mayoría de ellos presentan un brillo comparable a la actividad de acreción normal de los agujeros negros. Pueden ser tan débiles que resultan difíciles de detectar. El brillo de J2245+3743 superó en varios órdenes de magnitud el brillo típico de otros eventos de disrupción de marea (TDE) ya registrados.

Si bien la mayoría de los eventos anteriores requerían un análisis detallado para distinguirlos de la actividad de fondo del agujero negro, J2245+3743 fue inmediatamente visible y reconocible debido a su intensidad. Esto permitió una observación más detallada de cómo variaba su brillo con el tiempo y proporcionó más información sobre el proceso. El registro contribuye a comprender mejor el proceso de acreción extrema y emisión de radiación.

Referencia de la noticia

Graham et al. 2025 An extremely luminous flare recorded from a supermassive black hole Nature Astronomy