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| Esta imagen GMVA+ALMA muestra por primera vez juntos el chorro y la sombra del agujero negro de M87, proporcionando a los científicos el contexto necesario para comprender dónde se formó el potente chorro. Las nuevas observaciones también revelan que el anillo del agujero negro, mostrado en el recuadro, es un 50% mayor de lo que los científicos creían. Créditos: R. Lu y E. Ros (GMVA), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF) |
Por primera vez, los astrónomos han observado, en la misma imagen, la sombra del agujero negro situado en el centro de la galaxia Messier 87 (M87) y el potente chorro que expulsa. Las observaciones se realizaron en 2018 con telescopios del Global Millimetre VLBI Array (GMVA), el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del que ESO es socio, y el Greenland Telescope (GLT). Gracias a esta nueva imagen, los astrónomos pueden comprender mejor cómo los agujeros negros pueden lanzar chorros tan energéticos.
La mayoría de las galaxias albergan un agujero negro supermasivo en su centro. Aunque los agujeros negros son conocidos por engullir la materia de su entorno inmediato, también pueden lanzar potentes chorros de materia que se extienden más allá de las galaxias en las que viven. Entender cómo los agujeros negros crean esos enormes chorros ha sido un problema de larga data en astronomía. "Sabemos que los chorros son expulsados de la región que rodea a los agujeros negros", explica Ru-Sen Lu, del Observatorio Astronómico de Shanghai (China), "pero aún no comprendemos del todo cómo sucede realmente. Para estudiarlo directamente necesitamos observar el origen del chorro lo más cerca posible del agujero negro."
La nueva imagen publicada hoy muestra precisamente esto por primera vez: cómo la base de un chorro conecta con la materia que se arremolina alrededor de un agujero negro supermasivo. El objetivo es la galaxia M87, situada a 55 millones de años luz en nuestro vecindario cósmico, y hogar de un agujero negro 6.500 millones de veces más masivo que el Sol. En observaciones anteriores se habían obtenido imágenes por separado de la región cercana al agujero negro y del chorro, pero ésta es la primera vez que se observan ambas características juntas. "Esta nueva imagen completa la imagen mostrando la región alrededor del agujero negro y el chorro al mismo tiempo", añade Jae-Young Kim, de la Universidad Nacional Kyungpook de Corea del Sur y del Instituto Max Planck de Radioastronomía de Alemania.
La imagen se obtuvo con el GMVA, ALMA y el GLT, formando una red de radiotelescopios de todo el planeta que trabajan juntos como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Una red tan amplia puede discernir detalles muy pequeños en la región que rodea al agujero negro de M87.
La nueva imagen muestra el chorro que surge cerca del agujero negro, así como lo que los científicos denominan la sombra del agujero negro. A medida que la materia orbita alrededor del agujero negro, se calienta y emite luz. El agujero negro se curva y captura parte de esta luz, creando una estructura en forma de anillo alrededor del agujero negro visto desde la Tierra. La oscuridad en el centro del anillo es la sombra del agujero negro, que fue fotografiada por primera vez por el Event Horizon Telescope (EHT) en 2017. Tanto esta nueva imagen como la del EHT combinan datos tomados con varios radiotelescopios de todo el mundo, pero la imagen publicada hoy muestra luz de radio emitida a una longitud de onda mayor que la del EHT: 3,5 mm en lugar de 1,3 mm. "En esta longitud de onda, podemos ver cómo el chorro emerge del anillo de emisión alrededor del agujero negro supermasivo central", afirma Thomas Krichbaum, del Instituto Max Planck de Radioastronomía.
El tamaño del anillo observado por la red GMVA es aproximadamente un 50% mayor en comparación con la imagen del Event Horizon Telescope. "Para comprender el origen físico del anillo más grande y grueso, tuvimos que utilizar simulaciones por ordenador para probar diferentes escenarios", explica Keiichi Asada, de la Academia Sinica de Taiwán. Los resultados sugieren que la nueva imagen revela más del material que está cayendo hacia el agujero negro de lo que se pudo observar con el EHT.
Estas nuevas observaciones del agujero negro de M87 se realizaron en 2018 con el GMVA, que consta de 14 radiotelescopios en Europa y Norteamérica. Además, otras dos instalaciones se conectaron al GMVA: el Telescopio de Groenlandia y ALMA, del que ESO es socio. ALMA consta de 66 antenas en el desierto chileno de Atacama, y desempeñó un papel clave en estas observaciones. Los datos recogidos por todos estos telescopios en todo el mundo se combinan utilizando una técnica llamada interferometría, que sincroniza las señales tomadas por cada instalación individual. Pero para captar correctamente la forma real de un objeto astronómico es importante que los telescopios estén repartidos por toda la Tierra. Los telescopios del GMVA están alineados en su mayoría de Este a Oeste, por lo que la incorporación de ALMA en el hemisferio Sur resultó esencial para captar esta imagen del chorro y la sombra del agujero negro de M87. "Gracias a la ubicación y sensibilidad de ALMA, pudimos revelar la sombra del agujero negro y ver más profundamente la emisión del chorro al mismo tiempo", explica Lu.
Futuras observaciones con esta red de telescopios seguirán desentrañando cómo los agujeros negros supermasivos pueden lanzar potentes chorros. "Tenemos previsto observar la región que rodea al agujero negro del centro de M87 en diferentes longitudes de onda de radio para seguir estudiando la emisión del chorro", explica Eduardo Ros, del Instituto Max Planck de Radioastronomía. Estas observaciones simultáneas permitirían al equipo desentrañar los complicados procesos que tienen lugar cerca del agujero negro supermasivo. "Los próximos años serán apasionantes, ya que podremos aprender más sobre lo que ocurre cerca de una de las regiones más misteriosas del Universo", concluye Ros.
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