El agujero negro que destrozó una estrella gigante y produjo un destello cósmico sin precedentes

Las estrellas más masivas del cosmos están destinadas a un final violento: explotan como supernovas para luego colapsar en agujeros negros.

Sin embargo, una de esas gigantes nunca alcanzó ese desenlace: se acercó demasiado a un agujero negro supermasivo que la destrozó.

La escena se desarrolló a 10 mil millones de años luz de distancia, en una época en que el universo aún era joven. El fenómeno fue registrado por un grupo de astrónomos que describió su hallazgo en la revista Nature Astronomy.

Lo que observaron fue una explosión de energía nunca antes vista, una especie de relámpago cósmico que brilló con la intensidad de 10 billones de soles.

El protagonista del evento es el AGN J2245+3743, un núcleo galáctico activo, es decir, un agujero negro que se alimenta del material que lo rodea. Este coloso, 500 millones de veces más masivo que el Sol, produjo una llamarada que se encendió 40 veces más de lo habitual y que superó en 30 veces la luminosidad de cualquier otra registrada hasta hoy.

La llamarada fue detectada por primera vez en 2018 por el Zwicky Transient Facility (ZTF), un proyecto de observación basado en el Observatorio Palomar de Caltech. Su brillo llamó la atención casi de inmediato. En cuestión de meses, aumentó su intensidad hasta niveles nunca imaginados. Paralelamente, el Catalina Real-Time Transient Survey, otro programa liderado por Caltech, confirmó la rareza del fenómeno.

“La energética muestra que este objeto está muy lejos y es muy brillante”, explicó el autor principal del estudio, Matthew Graham, profesor de astronomía en Caltech y científico del proyecto ZTF. “Esto no se parece a ningún AGN que hayamos visto antes”.

Durante siete años, el equipo siguió los cambios de luminosidad del objeto, que lentamente comenzó a desvanecerse. Observarlo no solo implicó mirar atrás en el tiempo, sino también en el ritmo del propio universo.

Graham lo describió así: “Es un fenómeno llamado dilatación temporal cosmológica debido al estiramiento del espacio y el tiempo. A medida que la luz viaja a través del espacio en expansión para llegar a nosotros, su longitud de onda se estira, al igual que el tiempo mismo”.

En otras palabras, lo que los astrónomos vieron se desarrolló más lentamente de lo que realmente ocurrió. “Siete años aquí son dos años allá. Estamos viendo el evento reproducirse a un cuarto de velocidad”, detalló el investigador.

Para entender la causa de semejante destello, los científicos barajaron varias hipótesis. Entre ellas, una supernova excepcional, un efecto de lente gravitacional o un estallido dentro del propio disco de acreción del agujero negro.

Pero ninguna explicación encajaba del todo con la magnitud observada. Finalmente, concluyeron que lo más probable era un evento de disrupción de marea, conocido como TDE por sus siglas en inglés.

Un evento de disrupción de marea ocurre cuando una estrella se aventura demasiado cerca de un agujero negro supermasivo. La fuerza gravitacional extrema la estira, la desgarra y termina por engullirla lentamente. Parte del material cae en espiral hacia el agujero negro, liberando una cantidad colosal de energía en el proceso. En el caso de J2245+3743, los científicos creen que la víctima fue una estrella al menos 30 veces más masiva que el Sol.

“Estamos presenciando una estrella que aún no fue devorada por completo, sino más bien está como un pez a medio camino de la garganta de la ballena”, ilustró Graham con ironía.

La comparación es tan gráfica como precisa. Los astrónomos estiman que la energía total emitida hasta ahora equivale a la conversión completa de una masa solar en radiación electromagnética, lo que representa unos 10⁵⁴ ergios. En términos simples, se trata de la energía que liberaría nuestro Sol si pudiera transformarse íntegramente en luz.

La investigadora K.E. Saavik Ford, del Centro de Posgrado de la Universidad de la Ciudad de Nueva York, el Borough of Manhattan Community College y el Museo Americano de Historia Natural, explicó el desafío de confirmar la magnitud del hallazgo.

“Al principio, era importante establecer que este objeto extremo era realmente así de brillante”, sostuvo. Para ello, compararon observaciones de distintos telescopios, incluyendo el Hale de 200 pulgadas del Observatorio Palomar y el WM Keck en Hawái.

Incluso se planteó la posibilidad de que la llamarada no fuera tan poderosa, sino que estuviera dirigida justo hacia la Tierra, creando una ilusión óptica.

Pero los datos del satélite WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) descartaron esa opción. Ford resumió la magnitud del fenómeno con una frase contundente: “Si conviertes todo nuestro sol en energía utilizando la famosa fórmula de Albert Einstein E = mc², esa es la cantidad de energía que ha estado emanando de esta llamarada desde que comenzamos a observarla”.

Los agujeros negros supermasivos son objetos tan compactos que desafían la intuición. Su fuerza gravitatoria domina todo lo que los rodea, y su entorno —el llamado disco de acreción— se convierte en un laboratorio extremo donde la materia se calienta a millones de grados y emite radiación en múltiples longitudes de onda.

Desde su descubrimiento hace más de seis décadas, los científicos saben que estos núcleos galácticos activos son fuentes altamente variables, capaces de cambiar de brillo y temperatura en lapsos cortos.

Esa variabilidad responde a múltiples causas: fluctuaciones en la cantidad de material que consumen, alteraciones en la estructura del disco o incluso nubes de polvo que pasan frente a ellos. Sin embargo, nada de eso alcanza para explicar lo que hizo J2245+3743. Su llamarada fue 30 veces más potente que cualquier erupción anterior de un AGN. Muy pocos procesos físicos en el universo pueden liberar semejante cantidad de energía.

Los autores del estudio consideraron otras hipótesis, como una supernova supermasiva generada por inestabilidad de pares dentro del disco del AGN, o el lente gravitacional de una fuente brillante amplificada por otro objeto masivo. Pero, finalmente, la teoría más convincente fue la de una estrella masiva en órbita prograda dentro del disco del agujero negro, desintegrada por las fuerzas de marea.

Ford señaló un detalle intrigante: “Las estrellas tan masivas son raras, pero creemos que las estrellas dentro del disco de un núcleo galáctico activo pueden crecer. La materia del disco se deposita sobre las estrellas, lo que hace que aumenten su masa”.

En otras palabras, los AGN podrían ser verdaderas fábricas de estrellas gigantes, que luego terminan siendo alimento para el agujero negro que las vio nacer.

El estudio no solo revela un récord cósmico, sino también una nueva herramienta para explorar los límites de la física del universo temprano. Detectar una llamarada tan intensa a una distancia tan enorme implica observar un evento ocurrido cuando la luz que lo produjo empezó su viaje hace 10 mil millones de años. Es decir, mucho antes de que existiera el Sol, la Tierra o la vida.

La dilatación temporal y la expansión del espacio hacen que la secuencia observada se desarrolle más lentamente ante nuestros ojos. Cada cambio de brillo que los telescopios registran es una cápsula del tiempo que llega desde un universo mucho más joven y dinámico.

Los científicos creen que podrían existir muchos más eventos de este tipo ocultos entre los datos de los observatorios. El propio Graham lo resumió así: “Nunca hubiéramos encontrado este raro evento si no fuera por ZTF. Hemos estado observando el cielo con ZTF durante siete años, así que cuando vemos algo que brilla o cambia, podemos ver lo que ha hecho en el pasado y cómo evolucionará”.

El futuro de estas investigaciones se perfila aún más prometedor con la próxima entrada en funcionamiento del Observatorio Vera C. Rubin, en Chile, que realizará un seguimiento de los fenómenos transitorios del cielo. Sus instrumentos podrán detectar destellos similares y confirmar si J2245+3743 es una rareza o parte de una población más común de gigantes luminosos que actúan en las profundidades del tiempo.