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| Se supone que el eje de giro del agujero negro se alinea verticalmente. La dirección del chorro es casi perpendicular al disco. La desalineación entre el eje de giro del agujero negro y el eje de rotación del disco provoca la precesión del disco y del chorro. Crédito: Yuzhu Cui et al. 2023, Intouchable Lab@Openverse y Zhejiang Lab |
La radiogalaxia cercana M87 o Messier 87 es una galaxia elíptica gigante situada en el centro dinámico del cercano cúmulo de Virgo. Es una de las fuentes de radio más robustas del cielo. La galaxia alberga un agujero negro supermasivo, M87*, que salió a la luz en 2019 cuando se convirtió en el 1er agujero negro imaginado por la humanidad.
El Event Horizon Telescope (EHT) captó la primera imagen del agujero negro supermasivo M87, conocido como M87*, y la reveló al público en 2019. Ahora, un nuevo estudio confirma el giro de este agujero negro.
Un chorro que oscila hacia arriba y hacia abajo con una amplitud de aproximadamente 10 grados está presente en la radiogalaxia cercana M87, que está a 55 millones de años luz de la Tierra y alberga un agujero negro que es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol. La presencia de este chorro apoya el giro del agujero negro.
Este estudio fue realizado por un equipo internacional que utilizó una red mundial de radiotelescopios.
El equipo de investigación descubrió un ciclo de 11 años en el movimiento de precesión de la base del chorro, tal y como predice la Teoría General de la Relatividad de Einstein, mediante un examen intensivo de los datos de los telescopios entre 2000 y 2022. El estudio demuestra que el agujero negro de M87 gira al vincular la dinámica del chorro con la del agujero negro supermasivo central.
Según una idea ampliamente aceptada, se puede extraer energía de un agujero negro que gira, lo que permite expulsar con inmensa potencia parte del material circundante del agujero negro supermasivo. El espín del agujero negro supermasivo, un componente esencial en este proceso y la métrica más fundamental después de la masa del agujero negro, no se había detectado directamente.
Los científicos de este estudio se centraron en M87. La reciente obtención de imágenes de la sombra del agujero negro con el Event Horizon Telescope (EHT) muestra que las regiones de generación de chorros adyacentes al agujero negro pueden estudiarse en detalle con interferometría de muy larga base (VLBI) debido a su proximidad. Los científicos descubrieron el chorro precesional periódico cerca de la base de M87 examinando los datos de VLBI recogidos durante los 23 años anteriores, lo que proporciona información sobre el estado del núcleo del agujero negro.
¿Qué fuerza del universo puede cambiar la trayectoria de un chorro tan potente? es la pregunta crucial en el centro de este hallazgo. El comportamiento del disco de acreción, que está conectado al agujero negro supermasivo central, puede tener la clave de la solución. Debido a sus momentos angulares, los materiales en inflexión orbitan alrededor del agujero negro, formando una configuración en forma de disco antes de entrar lentamente en espiral hasta que son irrevocablemente arrastrados hacia el agujero negro. Cuando un agujero negro gira, se produce un proceso conocido como "arrastre del marco", previsto por la Teoría General de la Relatividad de Einstein, porque afecta significativamente al espaciotiempo que lo rodea.
Según la minuciosa investigación del equipo de investigadores, un chorro precesional es el resultado de una desalineación entre el eje de rotación del disco de acreción y el eje de giro del agujero negro. Al confirmar que el agujero negro supermasivo de M87 está efectivamente girando, la detección de esta precesión hace avanzar nuestro conocimiento de los agujeros negros supermasivos.
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| Panel superior: Estructura del chorro de M87 a 43 GHz basada en datos de apilamiento bianuales observados entre 2013 y 2018. Las flechas blancas indican el ángulo de posición del chorro en cada subparcela. Panel inferior: Resultados mejor ajustados basados en la imagen apilada anual de 2000-2022. Los puntos verdes y azules se obtuvieron a partir de observaciones a 22 GHz y 43 GHz, respectivamente. La línea roja representa el mejor ajuste según el modelo de precesión. Crédito: Yuzhu Cui et al., 2023 |
CUI Yuzhu, investigador postdoctoral del Zhejiang Lab, una institución de investigación de Hangzhou, declaró: "Estamos encantados con este importante hallazgo. Dado que la desalineación entre el agujero negro y el disco es relativamente pequeña y el periodo de precesión es de unos 11 años, la acumulación de datos de alta resolución que trazan la estructura de M87 a lo largo de dos décadas y su análisis exhaustivo son esenciales para obtener este logro."
El Dr. Kazuhiro Hada, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, declaró: "Tras el éxito de la obtención de imágenes de agujeros negros en esta galaxia con el EHT, saber si este agujero negro está girando o no ha sido una preocupación central entre los científicos. Ahora, la expectación se ha convertido en certeza. Este monstruoso agujero negro está girando".
La East Asian VLBI Network (EAVN), el Very Long Baseline Array (VLBA), el conjunto de KVN y VERA (KaVA), y la red East Asia to Italy Nearly Global (EATING) contribuyeron con observaciones para un total de 170 épocas utilizadas en este estudio. Esta investigación ha sido posible gracias a las contribuciones de más de 20 telescopios de todo el mundo.
Los radiotelescopios chinos, como el radiotelescopio Tianma de 65 metros, con su enorme plato y gran sensibilidad en longitudes de onda milimétricas, también contribuyeron a este esfuerzo. El radiotelescopio de 26 metros de Xinjiang también mejora la resolución angular de las mediciones de EAVN. Para lograr este éxito se requieren datos de excelente nitidez y resolución angular de alta calidad.
El Prof. SHEN Zhiqiang, Director del Observatorio Astronómico de Shangai de la Academia China de las Ciencias, declaró: "El radiotelescopio de 40 metros construido en Shigatse por el Observatorio Astronómico de Shangai mejorará aún más la capacidad de obtención de imágenes de la EAVN en longitudes de onda milimétricas. Especialmente la meseta tibetana, donde se ubica el telescopio, posee una de las condiciones de emplazamiento más excelentes para las observaciones en longitudes de onda (sub)milimétricas. Cumple nuestras expectativas de promover instalaciones nacionales submilimétricas para observaciones astronómicas".
Fuentes, créditos y referencias: