Se cree que la mayoría de las galaxias albergan un agujero negro supermasivo en su centro, que es básicamente la forma que tiene el universo de decir: 'Tengo un apetito realmente grande'. Estos objetos enormes pueden pesar millones o incluso miles de millones de veces más que el sol, creando algunos de los entornos gravitacionales más fuertes conocidos, lo suficientemente fuertes como para convertir una estrella en espagueti, si te gusta ese tipo de metáfora.

Cuando una estrella pasa peligrosamente cerca de uno de estos agujeros negros, la destrucción no siempre es inmediata. Algunas estrellas sobreviven al encuentro y vuelven por más, generando un nuevo estallido de luz cada vez. Estos eventos, conocidos como eventos de disrupción de marea parciales repetitivos (rpTDEs, por sus siglas en inglés), permiten a los astrónomos observar cómo la misma estrella es devorada repetidamente por el mismo agujero negro. Los estudios de campo amplio y dominio temporal hacen esto posible al escanear grandes regiones del cielo y rastrear objetos cuyo brillo cambia, como un reality show cósmico.

Sin embargo, algunos de estos sistemas han sido un misterio. En lugar de producir llamaradas similares en cada retorno, se vuelven cada vez más tenues, como una mala secuela que pierde fuerza. Durante años, los modelos teóricos lucharon por explicar este comportamiento.

Una nueva investigación de astrofísicos de la Universidad de Syracuse sugiere que una propiedad de la estrella previamente subestimada podría ser la clave: la velocidad a la que giraba antes de su primer encuentro cercano con el agujero negro. El estudio, publicado en The Astrophysical Journal, fue dirigido por el estudiante de doctorado Ananya Bandopadhyay, junto con el investigador postdoctoral Benjamin Amend y el profesor asociado Eric Coughlin, todos del Departamento de Física, además de colaboradores en otros lugares.

En un evento de disrupción de marea estándar (TDE), la gravedad del agujero negro varía tanto a través de la estrella que esta se desgarra por completo. Los escombros caen hacia el agujero negro, liberando luz durante días o meses. Los agujeros negros no emiten luz por sí mismos, pero un TDE proporciona temporalmente material que ilumina la región, una especie de linterna cósmica.

No todos los encuentros terminan en destrucción total. Si una estrella pasa lo suficientemente cerca como para perder solo parte de su masa, es un TDE parcial. En un TDE parcial repetitivo, el núcleo sobreviviente permanece en órbita y regresa para más encuentros cercanos, desprendiendo más material cada vez. Estos pasajes pueden ocurrir con meses o varios años de diferencia.

La cantidad de material desprendido depende de la estructura interna de la estrella. Bandopadhyay compara una estrella de baja masa con un merengue esponjoso: se vuelve cada vez más susceptible a las fuerzas de marea. Una estrella de mayor masa está más concentrada hacia el centro, con una estructura similar a una cebolla, perdiendo sus capas exteriores mientras el núcleo permanece estable, por lo que la pérdida de masa disminuye con el tiempo.

Estas diferencias estructurales ayudan a explicar por qué los rpTDEs evolucionan de manera diferente, pero una observación ha sido especialmente desconcertante: de los aproximadamente 10 sistemas repetitivos encontrados hasta ahora, cuatro muestran llamaradas que se vuelven progresivamente más tenues. Parecería natural suponer que menos material desprendido significa llamaradas más débiles, pero simulaciones anteriores mostraron lo contrario: incluso con menos pérdida de masa, el brillo máximo se mantenía aproximadamente igual.

'Estuvimos desconcertados por esto durante dos años', dice Bandopadhyay.

Su trabajo anterior reveló otra consecuencia de las fuerzas de marea: aplican un torque, haciendo girar la estrella más rápido después de cada encuentro. Esa rotación aumentada cambia la rapidez con la que el material desprendido cae de nuevo hacia el agujero negro. Aunque regresa menos material, lo hace en un tiempo más corto, manteniendo la tasa de caída máxima, y por lo tanto el brillo de la llamarada predicho, aproximadamente constante.

Para reproducir las llamaradas que se desvanecen, los investigadores necesitaron 'un nuevo ingrediente': una estrella que ya giraba rápidamente antes de su primer encuentro. Sus nuevas simulaciones sugieren que tal estrella no puede ser acelerada mucho más durante pasajes posteriores. Sin un gran aumento de rotación, el tiempo de caída se mantiene estable, por lo que a medida que se desprende menos material, la tasa de caída máxima disminuye y la llamarada se vuelve más tenue, lo que coincide con las observaciones.

Pero, ¿por qué una estrella que se acerca a un agujero negro supermasivo ya estaría girando rápidamente?