27 Abr El agujero negro M87* muestra su poderoso chorro
Las observaciones muestran cómo el agujero negro M87* en la galaxia M87 está relacionado con una corriente de materia sobrecalentada vista desde hace ya mucho tiempo.
La primera imagen de un agujero negro cautivó al mundo en 2019. Los nuevos datos ahora podrían ayudar a explicar qué estaban mirando exactamente los radioastrónomos, incluidos los detalles de la vorágine que crea.
Y en una imagen actualizada, el anillo naranja original del agujero negro ahora parece más delgado, gracias a una nueva forma de analizar los datos existentes.
La imagen que apareció en las portadas de los periódicos de todo el mundo en 2019 mostraba el agujero negro supermasivo M87* en el centro de la galaxia M87.
La explicación más probable
Por sí mismos, los agujeros negros no emiten ninguna radiación, por lo que la rosquilla naranja (que representa las emisiones de longitud de onda de radio) debe haber sido producida no directamente por el agujero negro, sino por la materia en sus proximidades que está “sobrecalentada” y retorcida por los campos magnéticos.
“Sin nada alrededor, ni siquiera verías un anillo”, dice Thomas Krichbaum, un radioastrónomo del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania. “Algo tiene que estar irradiando”.
La gravedad del agujero negro desvió los rayos de luz para producir la forma de anillo, como se esperaba de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein. Pero aunque los astrofísicos tenían teorías, no había una indicación clara, solo con base en esa imagen, sobre el origen de la radiación.
La explicación más probable es que el brillo se debe al mismo mecanismo que hace que un chorro de materia supercalentada extraordinariamente brillante sobresalga lejos de la galaxia anfitriona.
La existencia de este chorro se conocía mucho antes de que se fotografiara el agujero negro, y se había fotografiado con instrumentos más convencionales, incluido el telescopio espacial Hubble.
Un panorama más amplio
La imagen original de M87* estaba borrosa y solo mostraba la vecindad inmediata del horizonte de sucesos del agujero negro, la superficie esférica que envuelve su interior. Cualquier material que cruza el horizonte de eventos cae hacia adentro, para nunca regresar. Fue un desafío vincular la imagen con las imágenes a mayor escala del chorro.
En un artículo publicado en Nature el 26 de abril, los radioastrónomos, incluido Krichbaum, analizaron un conjunto de datos separado y encontraron un cono de emisiones de radio que emanaba del agujero negro en la misma dirección que el chorro.
La imagen original de M87* utilizó datos de 2017 del Event Horizon Telescope (EHT), una red de observatorios repartidos por cuatro continentes que examinaron el agujero negro en la longitud de onda de 1,3 milímetros.
El último artículo usó datos tomados en 2018 del Global Millimeter VLBI Array (GMVA), una red independiente y más antigua que comparte muchos colaboradores con el EHT y usa algunas de las mismas instalaciones, pero observa en la longitud de onda de 3,5 milímetros.
Ambas redes emplean una técnica llamada interferometría, que combina datos tomados simultáneamente en múltiples ubicaciones. Cuanto mayor sea la separación entre los observatorios participantes, mejor será la resolución y más detalles podrán discernir los astrónomos; ir a longitudes de onda más cortas tiene el mismo efecto.
Con su resolución más baja, el GMVA no puede ver el anillo con tanta nitidez como el EHT, y necesita un aporte de datos adicional. Pero la GMVA puede ver un panorama más amplio. “Por primera vez, vemos cómo el chorro se conecta al anillo”, dice Krichbaum.
Una perspectiva diferente
En un artículo separado, publicado en The Astrophysical Journal Letters el 13 de abril, la astrofísica Lia Medeiros del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Nueva Jersey, y sus colaboradores volvieron a analizar los datos del EHT de 2017 utilizando un nuevo algoritmo de «machine learning».
En los resultados de 2019, el equipo de EHT empleó algoritmos conservadores que desenfocaron artificialmente la imagen.
El equipo de Medeiros desarrolló un algoritmo basado en una técnica llamada «dictionary learning» que maximiza la resolución y produce un anillo sustancialmente más delgado. Medeiros está ansioso por aplicar la técnica a los datos de Sagitario A*, el agujero negro del centro de nuestra galaxia.
Los algoritmos que procesan los datos del telescopio deben superar una limitación intrínseca de la interferometría: incluso con observatorios en lados opuestos del planeta, la matriz no recopila realmente datos con un disco del tamaño de la Tierra, sino con fragmentos de uno. “Hay una cantidad infinita de imágenes que son consistentes con nuestros datos”, dice Medeiros. “Tienes que elegir cuál crees que es más probable”.
El EHT también ha producido varias versiones de las imágenes de M87*, incluida una que muestra firmas de campos magnéticos, y ha utilizado datos más antiguos para mostrar cómo ha evolucionado el anillo a lo largo de los años, en imágenes que se pueden combinar en una película.
El consorcio realizó campañas de observación en 2018 y una vez al año entre 2021 y 2023, pero aún no ha terminado de analizar esos datos. Lo más intrigante es que la campaña de 2023 incluyó observaciones en la desafiante longitud de onda de 0,87 milímetros, lo que debería mejorar aún más la resolución.
Fuente: Black-hole image reveals details of turmoil around the abyss
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