Los agujeros negros siguen estando entre los objetos más enigmáticos del universo, pero en los últimos años los astrónomos han desarrollado técnicas para obtener imágenes directas de estos poderosos vacíos. Y siguen mejorando en eso.
La colaboración Event Horizon Telescope (EHT), el equipo internacional que tomó la primera imagen de un agujero negro en 2017, siguió ese trabajo con observaciones que resaltan el campo magnético del agujero negro. Y justo este mes, otro equipo de astrónomos creó una versión de la misma imagen mejorada por IA.
Ahora, un nuevo estudio publicado hoy en el periódico Naturaleza describe cómo las imágenes de ese agujero negro, llamado así por su galaxia, Messier 87 (M87), tiene un círculo de escombros mucho más grande a su alrededor de lo que sugerirían las observaciones de 2017.
Aunque durante mucho tiempo se planteó la hipótesis de que existía en teoría, durante muchas décadas los astrónomos solo pudieron encontrar evidencia indirecta de agujeros negros en el cielo. Por ejemplo, buscarían signos de la inmensa gravedad de un agujero negro que influye en otros objetos, como cuando las estrellas siguen órbitas especialmente estrechas o rápidas
Pero todo eso cambió en 2017, cuando la red global de radiotelescopios del EHT capturó la primera evidencia visible de un agujero negro, el agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia a 57 millones de años luz de la Tierra. Cuando se publicó la imagen en 2019, el anillo de fuego naranja alrededor de un vacío negro central provocó comparaciones con “El ojo de Sauron” de señor de los Anillos.
EHT continuaría con la imagen directa de Sagitario A *, el agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia de la Vía Láctea, y lanzaría otra imagen de una rosquilla naranja ardiente alrededor de un centro negro en mayo de 2022.
Se cree que estos agujeros negros supermasivos, que a menudo son miles de millones de veces más masivos que nuestro sol (se estima que M87 es 6.500 millones de veces más grande y Sagitario A* 4 millones de veces más grande), existen en los centros de la mayoría de las galaxias. La intensa gravedad de toda esa masa atrae cualquier gas, polvo y otro exceso de material que se acerque demasiado, acelerándolo a velocidades increíbles a medida que cae hacia el borde del agujero negro, conocido como horizonte de sucesos.
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Como el agua circulando por un desagüe, el material que cae gira en espiral y se condensa en un anillo plano conocido como disco de acreción. Pero a diferencia del agua alrededor de un desagüe, la increíble velocidad y las presiones en el disco de acreción calientan el material inflado hasta el punto en que emite una poderosa radiación de rayos X. El disco impulsa chorros de radiación y gas fuera y lejos del agujero negro a casi la velocidad de la luz.
El equipo de EHT ya pensó que M87 producía chorros de fuerza. Pero el segundo conjunto de resultados muestra que la estructura en forma de anillo del material que se derrumba alrededor del agujero negro es un 50 por ciento más grande de lo que estimaron originalmente.
“Esta es la primera imagen en la que podemos precisar dónde está el anillo, en relación con el poderoso chorro que escapa del agujero negro central”. kazunori akiyamaun científico investigador del Observatorio Haystack del MIT y miembro de la colaboración EHT, dijo en una oracion. “Ahora podemos comenzar a abordar preguntas como cómo se aceleran y calientan las partículas, y muchos otros misterios alrededor del agujero negro, más profundamente”.
Las nuevas observaciones se realizaron en 2018 utilizando el Matriz VLBI milimétrica global, una red de una docena de radiotelescopios que se extienden de este a oeste por Europa y Estados Unidos. Sin embargo, para obtener la resolución necesaria para mediciones más precisas, los investigadores también incluyeron observatorios en el norte y el sur: el Telescopio de Groenlandia junto con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, que consta de 66 radiotelescopios en el desierto alto chileno.
“Tener estos dos telescopios [as part of] la matriz global dio como resultado un aumento en la resolución angular por un factor de cuatro en la dirección norte-sur “. lynn matthewsun miembro de la colaboración EHT en el MIT Haystack Observatory, dijo en un comunicado de prensa. “Esto mejora enormemente el nivel de detalle que podemos ver. Y en este caso, una consecuencia fue un salto dramático en nuestra comprensión de la física que opera cerca del agujero negro en el centro de la galaxia M87”.
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El estudio más reciente se centró en las ondas de radio de alrededor de 3 milímetros de largo, a diferencia de los 1,3 milímetros como el original de 2017. Eso puede haber enfocado la estructura de anillo más grande y más distante de una manera que las observaciones de 2017 no pudieron.
“Esa longitud de onda más larga generalmente se asocia con energías más bajas de los electrones emisores”, dice el astrofísico de Harvard. avi loeb, que no participó en el nuevo estudio. “Es posible que obtenga una emisión más brillante en longitudes de onda más largas más lejos del agujero negro”.
En el futuro, los astrónomos planean observar el agujero negro en otras longitudes de onda para resaltar diferentes partes y capas de su estructura y comprender mejor cómo se forman estos gigantes cósmicos en el corazón de las galaxias y contribuyen a la evolución galáctica.
La forma en que los agujeros negros supermasivos generan chorros “no es un proceso bien entendido”, dice Loeb. “Esta es la primera vez que tenemos observaciones de lo que puede ser la base del chorro. Puede ser utilizado por físicos teóricos para modelar cómo se lanza el jet M87”.
Agrega que le gustaría ver que las observaciones futuras capturen la secuencia de eventos en el disco de acreción. Es decir, esencialmente hacer una película de lo que sucede en M87.
“Puede haber un punto de acceso que podamos rastrear que se esté moviendo alrededor o moviéndose hacia el chorro”, dice Loeb, lo que a su vez podría explicar cómo se alimenta una bestia como un agujero negro.