El Observatorio Astronómico de Shanghái (SHAO), de la Academia de Ciencias de China, utilizó nuevas observaciones de longitud de onda milimétrica para producir una imagen que muestra, por primera vez, tanto la acumulación en forma de anillo y la estructura alrededor de un agujero negro, donde la materia cae en él, como el poderoso chorro relativista. La fuente de las imágenes fue el agujero negro central de la prominente radiogalaxia Messier 87 (M87).
La imagen demuestra por primera vez la conexión entre el flujo de acreción cerca del agujero negro supermasivo central y el origen del chorro. Las nuevas observaciones se obtuvieron con el Global Millimeter VLBI Array (GMVA), junto con el Phased Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y el Greenland Telescope (GLT).
Los astrónomos resaltan que la colaboración de estos dos observatorios ha mejorado en gran medida las capacidades de generación de imágenes del GMVA.
El estudio que difunde Nature contiene imágenes del chorro de borde brillante que se conecta con el flujo de acreción del agujero negro. Cerca del agujero negro, el perfil de emisión de la región de lanzamiento del chorro es más ancho que el perfil esperado de un chorro impulsado por un agujero negro, lo que sugiere la posible presencia de un viento asociado con el flujo de acumulación.
El doctor Rusen Lu, director de esta investigación, explica que “antes habíamos visto tanto el agujero negro como el chorro en imágenes separadas, pero ahora hemos tomado una imagen panorámica del agujero negro junto con su chorro, en una nueva longitud de onda”.
Chorro en el agujero negro supermasivo central
Los astrónomos creen que el material circundante cae en el agujero negro en un proceso conocido como acreción. Pero nadie lo había imaginado nunca directamente.
Según Lu, el anillo que se vio antes se estaba volviendo más grande y grueso en la longitud de onda de observación de 3,5 mm. “Esto demuestra -destaca- que el material que cae en el agujero negro produce una emisión adicional. Nos da una visión más completa de los procesos físicos que actúan cerca de él”.
La participación de ALMA y GLT en las observaciones de GMVA y el aumento resultante en la resolución y sensibilidad de esta red intercontinental de telescopios ha hecho posible obtener imágenes de la estructura en forma de anillo en M87 por primera vez en la longitud de onda de 3,5 mm.
El diámetro del anillo medido por el GMVA es de 64 microarcosegundos, que corresponde al tamaño de un pequeño anillo de luz para selfies (13 cm/5 pulgadas) en la Tierra visto por un astronauta en la Luna. Este diámetro es un 50 % más grande que lo que se vio en las observaciones del Event Horizon Telescope a 1,3 mm, de acuerdo con las expectativas para la emisión de plasma relativista en esta región.
“Con las capacidades de generación de imágenes muy mejoradas al agregar ALMA y GLT a las observaciones de GMVA, hemos ganado una nueva perspectiva. De hecho, vemos el chorro de tres crestas que conocíamos de las observaciones anteriores de VLBI», puntualiza Thomas Krichbaum, del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR), en Bonn (Alemania).
Añade que, ahora “podemos ver cómo el chorro emerge del anillo de emisión alrededor del agujero negro supermasivo central y podemos medir el diámetro del anillo también en otra longitud de onda más larga”.
Bajo consumo de materia
La luz de M87 se produce por la interacción entre electrones altamente energéticos y campos magnéticos, un fenómeno conocido como radiación de sincrotrón. Las nuevas observaciones, a una longitud de onda de 3,5 mm, revelan más detalles sobre la situación y la energía de estos electrones.
También dicen algo sobre la naturaleza del propio agujero negro: no tiene mucha hambre. Consume materia a un ritmo bajo, convirtiendo sólo una pequeña fracción en radiación.
Según Keiichi Asada, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica, “para comprender el origen físico del anillo más grande y grueso, tuvimos que usar simulaciones por computadora para probar diferentes escenarios. Como resultado, concluimos que la mayor extensión del anillo se asocia con el flujo de acreción”.
En este sentido, Kazuhiro Hada, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, recuerda que este equipo también encontró algo en sus datos, que califica de “sorprendente”.
“La radiación de la región interna cercana al agujero negro es más amplia de lo que esperábamos. Esto podría significar que hay algo más que gas cayendo. También podría haber un viento que sopla, causando turbulencia y caos alrededor del agujero negro”, matiza Hada.
Finalmente, Jongho Park, del Instituto de Ciencias Espaciales y Astronomía de Corea, asegura que “las futuras observaciones en longitudes de onda milimétricas, estudiarán la evolución temporal del agujero negro M87 y proporcionarán una vista policromática con imágenes de múltiples colores en luz de radio”.
