Sobre 10 de abril de 2019 , el mundo fue obsequiado con la primera imagen de un agujero negro, cortesía del Telescopio del horizonte de sucesos (EHT). En concreto, la imagen era del Agujero negro supermasivo (SMBH) en el centro de la galaxia elíptica supergigante conocida como M87 (también conocido como Virgo A). Estas poderosas fuerzas de la naturaleza se encuentran en los centros de la mayoría de las galaxias masivas, que incluyen la Vía Láctea (donde el SMBH conocido como Sagitario A * se encuentra).
Usando una técnica conocida como Interferometría de línea de base muy larga (VLBI), esta imagen marcó el nacimiento de una nueva era para los astrónomos, donde finalmente pueden realizar estudios detallados de estas poderosas fuerzas de la naturaleza. Gracias a la investigación realizada por el equipo de colaboración de EHT durante un período de observación de seis horas en 2017, los astrónomos ahora están siendo tratados con imágenes de la región central de Centaurus A y el chorro de radio que emana de él.
El estudio que describe sus hallazgos,que apareció recientemente en Astronomía de la naturaleza , fue realizada por la Colaboración EHT, que involucra a más de 300 investigadores de África, Asia, Europa, América del Norte y del Sur. A ellos se unieron investigadores del Instituto Max Planck de Radioastronomía , los Iniciativa del agujero negro (BHI), el Centro de Yale para la astronomía y la astrofísica , los Centro de Princeton para la ciencia teórica , los Instituto Flatiron y múltiples universidades e institutos de investigación.
Imagen de la galaxia Centaurus A, que combina datos ópticos, de rayos X e infrarrojos. Crédito: Rayos X: NASA / CXC / SAO; Óptica: Rolf Olsen; Infrarrojos: NASA / JPL-Caltech
Durante décadas, los astrónomos han sabido que las SMBH residen en el corazón de la mayoría de las galaxias masivas rodeadas por enormes anillos de polvo y gas. Estos anillos son causados por la tremenda atracción gravitacional del SMBH, que acelera el polvo y el gas a velocidades relativistas (una fracción de la velocidad de la luz) y desencadena la liberación de cantidades masivas de energía electromagnética (incluidas las ondas de radio).
Este proceso es lo que lleva a que los núcleos galácticos se vuelvan 'activos', también conocido como. un Núcleo galáctico activo (AGN) o quásar, donde la región central eclipsa enormemente al disco galáctico muchas veces. Mientras que la materia en el borde del agujero negro se acumula en su cara, parte de la materia circundante escapa al espacio momentos antes de ser capturada en forma de chorros relativistas, una de las características más energéticas del Universo conocido.
Como indican en su estudio, los datos obtenidos de la campaña de observación EHT de 2017 permitieron al equipo capturar imágenes diez veces más altas en frecuencia y dieciséis veces más nítidas en resolución. Esto fue posible gracias al poder de resolución de los EHT, que es el resultado de ocho observatorios de radio que, cuando se combinan, forman un telescopio virtual con una apertura del tamaño de la Tierra.
Ubicada a más de 13 millones de años luz de la Vía Láctea, Centaurus A es la galaxia de radio más cercana a la nuestra y (cuando se toman imágenes en longitudes de onda de radio) es uno de los objetos más grandes y brillantes del cielo nocturno. Usando la misma técnica de interferometría que permitió tomar imágenes de M87, el equipo observó Centaurus A con una resolución increíblemente nítida a una longitud de onda de 1.3 mm.
Imágenes de primer plano del jet relativista que emana de Centaurus A. Crédito: M. Janssen, H. Falcke, M. Kadler, E. Ros, M. Wielgus et al.
Como dijo el coautor del estudio, Heino Falcke, miembro de la junta de EHT y profesor de Astrofísica en la Universidad de Radboud, en un NOVA presione soltar :
“Esto nos permite por primera vez ver y estudiar un chorro de radio extragaláctico en escalas más pequeñas que la distancia que recorre la luz en un día. Vemos de cerca y personalmente cómo está naciendo un chorro monstruosamente gigantesco lanzado por un agujero negro supermasivo ...
“Estos datos son de la misma campaña de observación que entregó la famosa imagen del agujero negro en M87. Los nuevos resultados muestran que el EHT proporciona un tesoro de datos sobre la rica variedad de agujeros negros y aún hay más por venir '.
Anteriormente, la tarea de monitorear Centaurus A en longitudes de onda de radio fue supervisada por Seguimiento de núcleos galácticos activos con interferometría austral de miliarcsegundos (TANAMI), un programa de longitud de onda múltiple que consta de nueve radiotelescopios ubicados en cuatro continentes. Desde mediados de la década de 2000, TANAMI ha estado estudiando la región central de Centaurus A con VLBI en longitudes de onda de centímetros, así como otros chorros relativistas y Núcleos Galácticos Activos (AGN) en el Cielo Austral.
Sin embargo, la nueva imagen no solo fue mucho más alta en términos de resolución, sino que también reveló características de Centaurus A que nunca antes se habían visto. Por ejemplo, el equipo de EHT notó que Centaurus A es más brillante en los bordes que en el centro, un fenómeno que se ha observado con otros chorros pero nunca tan pronunciado. Estas observaciones informarán los intentos de los astrofísicos de modelar cómo se comporta la materia en presencia de SMBH, lo cual aún no está claro.
En particular, los astrofísicos todavía están tratando de averiguar exactamente cómo se lanzan los chorros relativistas o cómo pueden extenderse por años luz sin dispersión. 'Nos resultó difícil de explicar con los mismos modelos que usamos para M87', Dijo Sera Markoff, vicepresidenta del Consejo Científico de EHT y coautora del estudio. 'Debe estar sucediendo algo diferente, como campos magnéticos helicoidales, lo que nos da nuevas pistas sobre cómo pueden 'apretar' los chorros'.
Gracias a las nuevas observaciones EHT del jet Centaurus A, se cree que el punto de lanzamiento de los aviones se ajusta a la probable ubicación del SMBH. En base a esto, el equipo de investigación predice que las observaciones futuras en longitudes de onda y resoluciones aún más cortas podrían fotografiar el SMBH en el centro de Centaurus A, similar a lo que se hizo en 2019 con M87.
Esto probablemente requerirá observaciones basadas en el espacio, lo que permitirá una interferometría de referencia más precisa (sin distorsión atmosférica). El estudio en curso de este fenómeno, posible gracias a matrices como el EHT, también está permitiendo a los astrónomos observar cómo funcionan las leyes de la física en los entornos más extremos del Universo.
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