El famoso calabozo En el corazón de la galaxia M87 se emiten chorros de material que viajan cerca de la velocidad de la luz.
El agujero negro en el corazón de la galaxia Messier 87 lleva el nombre de M87 *, y los astrónomos lo han estado observando durante mucho tiempo. El año pasado, el Event Horizon Telescope capturó una imagen de M87 *, la primera imagen de un agujero negro. Esa imagen solo se agregó a la fama de M87 *.
(Event Horizon Telescope Collaboration)
M87 también se conoce como Virgo A o NGC 4486. Es un galaxia elíptica supergigante en la constelación de Virgo, a unos 53 millones de años luz de distancia de nosotros. M87 se extiende por unos 240,000 años luz, un poco más que la Vía Láctea.
Está rodeado por unos increíbles 12,000 cúmulos de estrellas globulares, en comparación con los insignificantes 200 de la Vía Láctea. Al igual que otras elípticas, los científicos creen que el M87 se hizo tan masivo a través de las fusiones.
M87 * (estrella M87) es un agujero negro supermasivo (SMBH) en el centro de M87 con una de las masas más altas de cualquier SMBH. Es aproximadamente 6.500 millones de veces más masivo que el Sol. M87 * está a 55 millones de años luz de distancia y emite un chorro de materia relativista que se extiende alrededor de 5,000 años luz en el espacio.
Hace años, el Hubble capturó una conocida imagen compuesta del chorro en luz visible e infrarroja.
Un chorro de 5000 años luz de largo expulsado de M87. (NASA / The Hubble Heritage Team / STScI / AURA)
Los astrónomos han estado observando el chorro de material de M87 * durante años en diferentes longitudes de onda: radio, óptica y rayos X. Ahora, por primera vez, las observaciones de rayos X de Chandra muestran que las secciones de este chorro se mueven a más del 99 por ciento de la velocidad de la luz.
"Esta es la primera vez que se registran velocidades tan extremas en el chorro de un agujero negro utilizando datos de rayos X", dijo Ralph Kraft, del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) en Cambridge, en un presione soltar. "Necesitábamos la visión de rayos X de Chandra para hacer estas mediciones".
Kraft presentó recientemente estos nuevos resultados en la reunión de la American Astronomical Society en Honolulu, Hawaii. Los resultados también se publican en un artículo titulado 'Detección de movimiento superluminal en el chorro de rayos X de M87' en el Revista Astrofísica.
¿Qué causa los jets?
Un agujero negro como M87 * atrae material hacia él en el centro de la galaxia. A medida que el material se acerca, comienza a girar alrededor del agujero negro en una estructura llamada disco de acreción. Pero ese material no está condenado a ser absorbido por el agujero.
Solo una pequeña cantidad cae, mientras que parte se expulsa al espacio. El material expulsado toma la forma de un chorro, o un haz, que sigue las líneas del campo magnético. Esos chorros no son lisos ni tienen rasgos distintivos: presentan grupos o nudos que observatorios como el Chandra pueden ver.
Dos de esos nudos son de particular interés para los astrónomos. Han utilizado imágenes a lo largo de los años para rastrear el movimiento de esos nudos. Son aproximadamente 900 y 2.500 años luz de la SMBH, respectivamente.
Los datos de rayos X del Observatorio Chandra muestran que los nudos viajan a velocidades increíbles: 6.3 veces la velocidad de la luz para el nudo más cercano al centro, y 2.4 veces la velocidad de la luz para el otro.
Espere. Nada viaja más rápido que la velocidad de la luz
Pero eso es imposible. Nada viaja más rápido que la velocidad de la luz. Eso, por supuesto, es cierto, por lo que debe haber algo más aquí.
Esa otra cosa se llama "movimiento superluminal".
"Una de las leyes inquebrantables de la física es que nada puede moverse más rápido que la velocidad de la luz", dijo el coautor del estudio Brad Snios, también del CfA. "No hemos roto la física, pero hemos encontrado un ejemplo de un fenómeno sorprendente llamado movimiento superluminal".
El movimiento superluminal implica la velocidad del objeto y su trayectoria en relación con nuestra línea de visión. Cuando un objeto, en este caso el chorro de material, se mueve cerca de la velocidad de la luz y cerca de nuestra línea de visión, crea una ilusión llamada movimiento superluminal.
Esto se debe a que el chorro de material en sí mismo viaja casi tan rápido como la luz que genera. Dado que el jet del M87 * apunta casi directamente hacia nosotros, genera estas velocidades aparentemente imposibles.
(NASA / Wikimedia)
Los astrónomos han visto estos aviones moverse a estas velocidades antes, pero nunca a la luz de rayos X. Eso significa que nunca han estado seguros de que se tratara de grupos de material que se movían al 99 por ciento de la velocidad de la luz. Podrían haber sido ondas de choque en lugar de los grupos.
El chorro de M87 * se mueve en forma de espiral alrededor de un campo magnético, y eso ayudó a aclarar la velocidad de los chorros. En las observaciones de rayos X, el equipo detrás del estudio vio que la característica con la velocidad más alta observada, 6.3 veces la velocidad de la luz, se desvaneció en más del 70 por ciento entre 2012 y 2017.
El desvanecimiento solo ocurrió en los rayos X, no en los ópticos y UV, y es probable que sea causado por las partículas que pierden energía con el tiempo a medida que giran en espiral alrededor del campo magnético.
Ese fenómeno se llama enfriamiento sincrotrón. Lo que eso significa es que los astrónomos estaban viendo rayos X de las mismas partículas en diferentes momentos, lo que significa que lo que están observando no puede ser una onda, y tienen que ser las partículas en el chorro.
"Nuestro trabajo proporciona la evidencia más fuerte hasta el momento de que las partículas en el jet del M87 * en realidad viajan cerca del límite de velocidad cósmica", dijo Snios.
El Chandra, el EHT y M87 *
Los datos de Chandra y el Event Horizon Telescope se complementan muy bien cuando se trata de estudiar M87 *. Cuando el EHT fotografió el anillo del horizonte de eventos alrededor del agujero negro, fue una instantánea de seis días.
Pero el estudio de Chandra del jet está mirando material que fue expulsado de M87 * cientos e incluso miles de años antes.
La imagen EHT también es aproximadamente 100 millones de veces más pequeña que el avión que Chandra ha fotografiado.
"Es como si el Event Horizon Telescope ofreciera una vista de primer plano de un lanzacohetes", dijo Paul Nulsen, de la CfA, otro coautor del estudio, "y Chandra nos muestra los cohetes en vuelo".
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.