Un telescopio virtual del tamaño de la Tierra desentraña un misterio de los agujeros negros

Una red de radiotelescopios que han trabajado juntos como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra ha conseguido la primera imagen directa de un agujero negro que es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol, expulsando un potente chorro energético a 55 millones de años luz de nosotros.

Por primera vez, un equipo de astrónomos ha observado, en la misma imagen, la sombra del agujero negro del centro de la galaxia Messier 87 (M87) y el potente chorro expulsado.

Gracias a esta nueva imagen, la comunidad astronómica puede comprender mejor cómo pueden lanzar los agujeros negros chorros tan energéticos.

Incógnita resuelta

La mayoría de las galaxias albergan un agujero negro supermasivo en su centro. Si bien los agujeros negros son conocidos por engullir materia de su vecindad inmediata, también pueden lanzar poderosos chorros de materia que se extienden más allá de las galaxias en las que viven.

Comprender cómo los agujeros negros crean chorros tan enormes es una incógnita desde hace mucho tiempo en astronomía.

 Precisamente, la nueva imagen publicada hoy lo muestra por primera vez: cómo la base de un chorro se conecta con la materia que gira alrededor de un agujero negro supermasivo.

El objetivo es la galaxia M87, ubicada a 55 millones de años luz de distancia en nuestro vecindario cósmico, y hogar de un agujero negro que es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol.

Las observaciones anteriores habían logrado obtener imágenes separadas de la región cercana al agujero negro y al chorro, pero esta es la primera vez que ambos se observan juntas.

Red de telescopios

Las observaciones de este agujero negro se realizaron en 2018 con telescopios del Global Millimetre VLBI Array (GMVA), el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), y el Telescopio de Groenlandia (GLT).

Formaron una red global de radiotelescopios que han trabajado juntos como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Una red tan grande puede discernir detalles muy pequeños en la región que hay alrededor del agujero negro de M87.

La nueva imagen no solo muestra el chorro emergiendo cerca del agujero negro, sino también lo que los científicos llaman la sombra del agujero negro.

A medida que la materia orbita el agujero negro, se calienta y emite luz. El agujero negro se dobla y captura parte de esta luz, creando una estructura alrededor del agujero negro que, vista desde la Tierra, tiene forma de anillo.

La oscuridad que se aprecia 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.

Datos relevantes

Tanto esta nueva imagen como la del EHT combinan datos tomados con varios radiotelescopios distribuidos por todo el mundo, pero la imagen publicada hoy muestra la luz de radio emitida a una longitud de onda más larga que la del EHT: 3,5 mm en lugar de 1,3 mm.

Otro dato relevante: el tamaño del anillo observado por la red de GMVA es aproximadamente un 50% mayor en comparación con la imagen del Event Horizon Telescope.

Estos resultados sugieren que la nueva imagen revela que hay más material cayendo hacia el agujero negro de lo que se pudo observar con el EHT.

Nuevos misterios

En el futuro, las observaciones con esta red de telescopios continuarán desentrañando cómo los agujeros negros supermasivos pueden lanzar poderosos chorros.

 "Planeamos observar la región que hay alrededor del agujero negro en el centro de M87 en diferentes longitudes de onda de radio para estudiar más a fondo 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 emocionantes, ya que podremos aprender más sobre lo que sucede cerca de una de las regiones más misteriosas del Universo", concluye Ros.

Referencia

A ring-like accretion structure in M87 connecting its black hole and jet. Ru-Sen Lu et al. Nature, 2023. Doi:10.1038/s41586-023-05843-w.