El Observatorio Astronómico de Yebes protagoniza un hallazgo sin precedentes en materia de agujeros negros

Un equipo científico internacional -con la participación del Observatorio de Yebes (IGN-MITMA) y la Universitat de València- ha obtenido nuevos datos que aportan una visión inédita del famoso agujero negro de M87, cuya primera imagen fue publicada por el Event Horizon Telescope (EHT) en 2019. Esta vez, permiten ver, además de la sombra central, el nacimiento del chorro de partículas energéticas que emana de dicha región a velocidades cercanas a la de la luz.

Las nuevas observaciones, obtenidas con el Global Millimetre VLBI Array (GMVA), combinada con el Atacama Large mm/submm Array (ALMA) y el nuevo Greenland Telescope (GLT), muestran cómo se forma este energético chorro a partir del material que está cayendo al agujero negro supermasivo, en el corazón de M87. Los resultados se publican en el número actual de la revista 'Nature', informa la institución académica valenciana.

"Hasta ahora, solamente teníamos imágenes separadas del agujero negro central y de su chorro. No obstante, esta vez hemos conseguido una imagen de todo el sistema, con suficiente nitidez para poder ver, por fin, el nexo entre el agujero negro y el chorro", afirma en un comunicado Ru-Sen Lu, investigador del Observatorio Astronómico de Shanghái, que encabeza el estudio.

Eduardo Ros, astrónomo y coordinador científico de Interferometría de línea de base muy larga (VLBI) en el Instituto Max Planck de Radioastronomía agregó: "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".

La nueva imagen, con una nitidez que permitiría distinguir una pelota de fútbol desde la Luna, aporta información notable sobre este agujero negro. Por ejemplo, se deduce que el ritmo al que está engullendo materia, proveniente del disco que lo rodea, es muy bajo.

Además, la forma que toma el chorro justo en su nexo con el agujero negro es más ancha de lo esperado, según los modelos de Relatividad General de que disponemos actualmente.

"Podríamos estar viendo el efecto de vientos de plasma en los alrededores del agujero, que deformarían el chorro y afectarían a su propagación", declara Iván Martí-Vidal, profesor del Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universitat de València y coautor del trabajo. No obstante, harán falta más observaciones para poner a prueba dicha hipótesis de forma robusta.

CONTRIBUCIÓN ESPAÑOLA

La contribución española en este trabajo ha sido fundamental, tanto a nivel de instrumentación como de algoritmos. Por una parte, "con el radiotelescopio de Yebes, uno de los más grandes de la GMVA, hemos contribuido a mejorar la sensibilidad y fidelidad de estas observaciones de forma notable", apunta Pablo de Vicente, director del Observatorio de Yebes (IGN-MITMA) que participa en el hallazgo.

En esta observación también ha participado el radiotelescopio hispano-franco-alemán de 30m del Instituto de Radioastronomía Milimétrica, situado en la provincia de Granada, del que el Instituto Geográfico Nacional es miembro. Este radiotelescopio, al igual que el radiotelescopio de 40m, es miembro habitual de la red GMVA y ha sido crucial para la obtención de estos resultados.

Por otra parte, "para obtener esta imagen, el papel de los telescopios ALMA y GLT también ha sido crucial, y es gracias a los algoritmos desarrollados en la Universitat de València que hemos podido utilizar todos esos datos de forma robusta", señala Iván Martí-Vidal.

La nueva imagen de M87 representa un importante avance en la comprensión de los agujeros negros supermasivos, unos de los objetos más exóticos del Universo conocido. "En un futuro cercano, será posible realizar observaciones a distintas frecuencias de forma simultánea, lo que nos permitirá estudiar agujeros negros de tamaños similares, pero situados a distancias mayores que la de M87", añade Javier González, ingeniero del Observatorio de Yebes y co-firmante del trabajo. "Lo mejor aún está por venir", augura.

Además, las observaciones de este SMBH han revelado que el anillo del agujero negro es mucho más grande de lo que creían los científicos. Las observaciones publicadas hoy en Nature.

El SMBH en el centro de la galaxia M87 es el más reconocible del Universo. Fue el primer agujero negro capturado en una imagen, creada por el Event Horizon Telescope (EHT) y hecha pública en 2019. La imagen de su núcleo denso y oscuro enmarcado por un anillo amorfo brillante fue noticia internacional.

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 EHT, 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", dice el científico Toney Minter, coordinador de GMVA para GBT.

CAMPOS MAGNÉTICOS

Las partes del agujero negro no solo son más grandes que las observaciones de longitud de onda más corta reveladas anteriormente, sino que ahora es posible confirmar el origen del chorro. Este chorro nació de la energía creada por los campos magnéticos que rodean el núcleo giratorio del agujero negro y los vientos que se elevan desde el disco de acreción del agujero negro.

"Estos resultados mostraron, por primera vez, dónde se está formando el chorro. Antes de esto, había dos teorías sobre su origen", dijo Minter. "Pero esta observación en realidad mostró que la energía de los campos magnéticos y los vientos están trabajando juntos".

Harshal Gupta, Oficial de Programas de la NSF para el Observatorio Green Bank, agregó: "Este descubrimiento es una poderosa demostración de cómo los telescopios que poseen capacidades complementarias pueden usarse para avanzar fundamentalmente en nuestra comprensión de los objetos y fenómenos astronómicos. Es emocionante ver que los diferentes tipos de radiotelescopios respaldados por NSF funcionan de manera sinérgica como elementos importantes del GMVA para permitir una visión general del agujero negro y el chorro de M87".