Evento de disrupción de mareas

Desmembramiento de una estrella por fuerzas de marea cuando se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo

Simulación de una estrella siendo perturbada por un agujero negro supermasivo durante un evento de perturbación por marea. ^[1]

Un evento de disrupción de marea (TDE) es una fuente astronómica transitoria que se produce cuando una estrella pasa tan cerca de un agujero negro supermasivo (SMBH) que es destrozada por la fuerza de marea del agujero negro . ^{[2] [3]} La estrella sufre una espaguetificación , lo que produce una corriente de marea de material que gira alrededor del agujero negro. Una parte del material estelar es capturado en órbita, formando un disco de acreción alrededor del agujero negro, que emite radiación electromagnética . En una pequeña fracción de TDE, también se produce un chorro relativista . A medida que el agujero negro consume gradualmente el material del disco, el TDE se desvanece a lo largo de varios meses o años.

Los TDE se predijeron en la década de 1970 y se observaron por primera vez en la década de 1990. Desde entonces se han observado más de cien, con detecciones en longitudes de onda ópticas, infrarrojas, de radio y de rayos X. A veces, una estrella puede sobrevivir al encuentro con un SMBH, dejando un remanente; esos eventos se denominan TDE parciales. ^{[4] [5]}

Historia

Los TDE fueron teorizados por primera vez por Jack G. Hills en 1975. ^[6] Son una consecuencia de que una estrella se acerque lo suficiente a un agujero negro supermasivo para que las fuerzas de marea entre las estrellas superen la gravedad propia de la estrella . En 1988, Martin Rees describió cómo aproximadamente la mitad del material estelar desmembrado permanecerá ligado, y finalmente se acumulará en el agujero negro y formará un disco de acreción luminoso. ^[7]

Según los primeros ^{estudios , los eventos de disrupción de marea} son una consecuencia inevitable de la actividad de agujeros negros masivos ocultos en los núcleos de las galaxias. Los teóricos posteriores concluyeron que la explosión o llamarada de radiación resultante de la acreción de los restos estelares podría revelar la presencia de un agujero negro inactivo en el centro de una galaxia normal. ^[8]

Los TDE se observaron por primera vez a principios de la década de 1990 utilizando el sondeo de rayos X ROSAT All-Sky Survey. ^{[ cita requerida ]}

Observaciones

A partir de mayo de 2024 ^[actualizar], se conocen aproximadamente 100 TDE, ^{[9] [10] [11]} y se han descubierto a través de varios métodos astronómicos, como los estudios transitorios ópticos, incluido Zwicky Transient Facility (ZTF) ^[11] y el All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN). ^[12] Se han descubierto otros TDE en rayos X, utilizando ROSAT , XMM-Newton y eROSITA . ^[13] También se han descubierto TDE en el ultravioleta . ^[14]

Curvas de luz óptica

Las curvas de luz de los TDE tienen un aumento inicial brusco en el brillo, a medida que el material estelar desorganizado cae hacia el agujero negro, seguido de un declive más gradual que dura meses o años. Durante la fase de declive, la luminosidad es proporcional a , donde t es el tiempo, ^[15] aunque se ha observado que algunos TDE se desvían de la tasa típica que se ha observado. ^[16] Estas propiedades permiten distinguir los TDE de otras fuentes astronómicas transitorias , como las supernovas . La luminosidad máxima de los TDE es proporcional a la masa del agujero negro central; puede acercarse o superar la de sus galaxias anfitrionas, lo que los convierte en algunas de las fuentes más brillantes observadas en el Universo. ^[17] ${\displaystyle t^{-5/3}}$ ${\displaystyle t^{-5/3}}$

Propiedades físicas y energéticas

Existen dos grandes clases de TDE. La mayoría de los TDE consisten en eventos "no relativistas", donde las emanaciones del TDE son similares a las energías observadas en las supernovas de tipo Ib y Ic . ^[18]

Sin embargo, aproximadamente el 1% de los TDE son TDE relativistas, en los que un chorro astrofísico se lanza desde el agujero negro poco después de que la estrella se destruye. Este chorro persiste durante varios años antes de apagarse. ^[19] Hasta 2023, ^[actualizar]solo se han observado cuatro TDE con chorros. ^[20]

Radio de perturbación de las mareas

Una estrella sufre una perturbación de marea cuando la fuerza de marea ejercida por un agujero negro supera la gravedad propia de la estrella . La distancia por debajo de la cual se denomina radio de marea y se expresa aproximadamente por: ^{[21] [22]} ${\displaystyle f_{tidal}\approx {\frac {GM_{BH}R^{*}}{R^{3}}}}$ ${\displaystyle f_{sg}\approx {\frac {GM^{*}}{R^{*2}}}}$ ${\displaystyle f_{tidal}>f_{sg}}$

${\displaystyle R_{T}\approx R^{*}\left({\frac {M_{BH}}{M^{*}}}\right)^{\frac {1}{3}}}$

Esto es idéntico al límite de Roche para las disrupciones de los cuerpos planetarios.

Generalmente, el radio de disrupción de marea de un agujero negro es mayor que su radio de Schwarzschild , pero considerando el radio y la masa de la estrella fijos, hay una masa para el agujero negro donde ambos radios se vuelven iguales, lo que significa que en este punto la estrella simplemente desaparecería antes de ser destrozada. ^{[23] [7]} ${\displaystyle R_{S}={\frac {2GM}{c^{2}}}}$

Eventos notables de alteración de las mareas

Imagen óptica del telescopio espacial Hubble del TDE Swift J1644+57

• Swift J1644+57 ^[24] Un chorro relativista que se lanzó durante la ruptura de una estrella a 3.800 millones de años luz de distancia. El chorro duró 1,5 años, momento en el que se apagó. ^[25]
• ASASSN-14li ^{[26] [27]} La ​​primera detección por radio de un flujo de salida no relativista de un TDE, en 2014.
• AT2018hyz ^[28] Un TDE que estuvo en silencio en cuanto a la radio hasta aproximadamente 750 días después del evento TDE inicial, y que desde entonces ha estado aumentando rápidamente en frecuencias de radio. Esto se ha interpretado como un flujo de salida de radio retardado o un chorro fuera del eje. ^[29]
• ASASSN-19bt fue descubierto por el proyecto All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN), con observaciones tempranas y detalladas realizadas por el satélite TESS . ^{[12] [30]}
• AT2019qiz ^[31]
• AT2022cmc ^[32] es un TDE en chorro descubierto en 2022 por ZTF.
• ASASSN-20hx, ubicado cerca del núcleo de la galaxia NGC 6297, fue descubierto en julio de 2020 y se señaló que la observación representó uno de los "muy pocos eventos de disrupción de marea con espectros de rayos X de ley de potencia dura ". ^{[33] [34]}

Véase también

• Portal de astronomía
• Portal de física

• Explosiones de rayos gamma#Eventos de disrupción de mareas
• Fuente de rayos X supersuaves#Explosiones de gran amplitud
• Rx J1242-11

Referencias

1. Price, Daniel J.; Liptai, David; Mandel, Ilya; Shepherd, Joanna; Lodato, Giuseppe; Levin, Yuri (2024). "Envolventes de Eddington: el destino de las estrellas en órbitas parabólicas perturbadas por mareas por agujeros negros supermasivos". The Astrophysical Journal Letters . 971 (2): L46. arXiv : 2404.09381 . Código Bibliográfico :2024ApJ...971L..46P. doi : 10.3847/2041-8213/ad6862 . ISSN  2041-8205.
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Enlaces externos

• El catálogo Open TDE, un catálogo de supuestos eventos de interrupción de mareas.