Un equipo internacional de astrónomos ha observado por primera vez, en una misma imagen, la sombra del agujero negro del centro de la galaxia Messier 87 y su potente jet de materia. El hallazgo ayuda a comprender mejor cómo los agujeros negros son capaces de lanzar chorros tan energéticos.
El chorro y la sombra del agujero negro del centro de la galaxia M87 juntos por primera vez. / R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
La mayoría de las galaxias albergan un agujero negro supermasivo en su centro. Si bien estos objetos 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. Este fenómeno es una incógnita desde hace mucho tiempo en astronomía.
«Sabemos que los chorros son expulsados de la región que rodea a los agujeros negros, afirma Ru-Sen Lu, del Observatorio Astronómico de Shanghai (China), «pero, en realidad, todavía no entendemos del todo cómo sucede. Para estudiarlo directamente necesitamos observar el origen del chorro lo más cerca posible del agujero negro».
La imagen muestra por primera vez el lanzamiento de un chorro de materia junto a un agujero negro supermasivo
“Hemos completado otro capítulo importante en el estudio de M87, al obtener el primer vistazo de cómo su agujero negro central se alimenta de su disco de acreción y lanza el chorro cósmico que se observó por primera vez hace más de un siglo”, apunta José Luis Gómez, investigador del IAA-CSIC que participa en el hallazgo.
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. «Ahora, al mostrar la región que hay alrededor del agujero negro y el chorro al mismo tiempo, ya tenemos la imagen completa», agrega Jae-Young Kim, de la Universidad Nacional Kyungpook (Corea del Sur) y el Instituto Max Planck de Radioastronomía (Alemania).
La imagen se obtuvo con el Global Millimetre VLBI Array (GMVA), el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y el Telescopio de Groenlandia (GLT), formando 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.
Ahora, al mostrar la región que hay alrededor del agujero negro y el chorro al mismo tiempo, ya tenemos la imagen completa
El chorro emerge del anillo de emisión alrededor del agujero negro supermasivo central
«En esta longitud de onda, podemos ver cómo el chorro emerge del anillo de emisión alrededor del agujero negro supermasivo central,», afirma Thomas Krichbaum, del Instituto Max Planck de Radioastronomía.
El tamaño del anillo observado por la red de GMVA es aproximadamente un 50 % mayor en comparación con la imagen del Event Horizon Telescope. «Para entender el origen físico del anillo más grande y grueso, tuvimos que usar simulaciones hechas por ordenador con el fin de probar diferentes escenarios», explica Keiichi Asada, de la Academia Sinica, en Taiwán. Los 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.
El chorro masivo del agujero negro se ve elevándose desde el centro del agujero negro. / S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Estas nuevas observaciones de M87 se realizaron en 2018 con el GMVA, que consta de 14 radiotelescopios en Europa y Norteamérica. Además, otras dos instalaciones estaban vinculadas al GMVA: el Telescopio de Groenlandia y ALMA, del cual ESO es socio. ALMA consta de 66 antenas en el desierto chileno de Atacama, y desempeñó un papel clave en estas observaciones. Los datos recopilados por todos estos telescopios en todo el mundo se combinan utilizando una técnica llamada interferometría, que sincroniza las señales tomadas por cada instalación individual.
Es necesario contar con una red de telescopios repartida por todo el planeta para observar bien un astro
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», confirma 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.