Messier 87 fue la primera galaxia cuyo agujero negro principal fue fotografiado, y hoy vuelve a la palestra al mismo objeto supermasivo junto al chorro de partículas que es expulsado desde su región central a una altísima velocidad.
Un equipo de astrónomos logró por primera vez capturar en una sola imagen la sombra del agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87 (M87) y el potente chorro expulsado. Se descubrieron varias cosas: principalmente que el anillo alrededor suyo es mucho más grande que lo que se creía, y que consume menos materia que la estimada.
Las observaciones se realizaron en 2018 con telescopios del Global Millimeter VLBI Array (GMVA), el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y el Telescopio de Groenlandia (GLT). “Hemos visto el anillo antes, pero ahora vemos el chorro. Esto pone el anillo en contexto, y es más grande de lo que pensábamos. Si piensas en él como un monstruo que escupe fuego, antes podíamos ver el dragón y el fuego, pero ahora podemos ver al dragón respirando fuego”, ilustró Eduardo Ros, astrónomo y coordinador científico de Interferometría de línea de base muy larga (VLBI) en el Instituto Max Planck de Radioastronomía.
La imagen obtenida brinda una nueva perspectiva para entender cómo los agujeros negros lanzan chorros tan energéticos, indicaron desde ALMA.
Las nuevas observaciones revelan más detalles sobre la ubicación y la energía de los electrones que generan la luz de la galaxia, y revelan que el agujero negro en cuestión “no tiene mucha hambre”. Consume materia a un ritmo bajo, convirtiendo solo una pequeña fracción en radiación.
Además, los astrónomos descubrieron que el anillo del agujero negro es más grande y grueso de lo que se pensaba, lo que les permite inferir a qué velocidad está creciendo y de dónde proviene el chorro.
“Anteriormente habíamos visto tanto el agujero negro como el chorro en imágenes separadas, pero ahora hemos tomado una fotografía panorámica del agujero negro junto con su chorro en una nueva longitud de onda”, explicó Ru-Sen Lu, del Observatorio Astronómico de Shanghai y líder de un Grupo de Investigación Max Planck en la Academia de Ciencias de China.
Según indicó, “M87 se ha observado durante muchas décadas, y hace 100 años sabíamos que el chorro estaba allí, pero no podíamos ubicarlo en contexto”.
Se cree que el material circundante cae en el agujero negro en un proceso conocido como acreción. Pero nadie lo había fotografiado directamente. “El anillo que hemos observado antes aparece más grande y más grueso a una longitud de onda de observación de 3,5 mm. Esto muestra que el material que cae en el agujero negro produce una emisión adicional que ahora se aprecia en la nueva imagen. Esto nos da una visión más completa de los procesos físicos que actúan cerca del agujero negro”, agregó.
Una vez más, la imagen sólo fue posible gracias a la colaboración de varios telescopios: “Con las capacidades de generación de imágenes muy mejoradas al agregar ALMA y GLT en las observaciones de GMVA, hemos obtenido una nueva perspectiva. De hecho, vemos el chorro de tres crestas que conocíamos de las observaciones anteriores de VLBI”, recalcó por su parte Thomas Krichbaum del Instituto Max Planck para Radio Astronomía (MPIfR) en Bonn. “Pero 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)”.
Un agujero negro observado desde todo el mundo
El uso de muchos telescopios e instrumentos diferentes le dio al equipo una visión más completa de la estructura del agujero negro supermasivo y su chorro de lo que era posible anteriormente con la colaboración conocida como Event Horizon Telescope (EHT), recalcaron ante EuropaPress, y se requirió que todos los telescopios pintaran una imagen completa. Mientras que VLBA proporcionó una vista completa tanto del chorro como del agujero negro, ALMA permitió a los científicos resolver el núcleo de radio brillante de M87 y crear una imagen nítida.
La sensibilidad de la superficie colectora de 100 metros del GBT permitió a los astrónomos resolver las partes del anillo tanto a gran como a pequeña escala y ver los detalles más finos.
“La imagen EHT original reveló solo una parte del disco de acreción que rodea el centro del agujero negro. Al cambiar las longitudes de onda de observación de 1,3 milímetros a 3,5 milímetros, podemos ver más del disco de acreción, y ahora el chorro, al mismo tiempo. Esto reveló que el anillo alrededor del agujero negro es un 50 por ciento más grande de lo que creíamos anteriormente”, dijo el científico Toney Minter, coordinador de GMVA para GBT.
Hugo Messias, líder de observaciones VLBI en ALMA y coautor en este estudio, recalca que ALMA y su ubicación estratégica han sido clave para capturar la fotografía. “Esto tiene tremendas implicaciones para nuestro conocimiento, ya que la información obtenida es más que una imagen, también nos permite inferir a qué velocidad está creciendo el agujero negro y de dónde proviene el chorro, sin embargo, es necesario observar otros casos y estudiarlos para obtener conclusiones estadísticamente representativas sobre agujeros negros y chorros, de ahí la necesidad de las observaciones VLBI anuales a las que se suma ALMA”, sostuvo.
Kazuhiro Hada, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, agrega que “también encontramos algo sorprendente en nuestros datos: 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 soplando, causando turbulencia y caos alrededor del agujero negro”.
La búsqueda para aprender más sobre M87 no ha terminado, ya que más observaciones y una flota de poderosos telescopios continúan descubriendo sus secretos. “Las observaciones futuras en longitudes de onda milimétricas estudiarán la evolución temporal del agujero negro M87 y proporcionarán una vista policromática del agujero negro con imágenes de múltiples colores en luz de radio”, dice Jongho Park del Instituto de Ciencias Espaciales y Astronomía de Corea.
