Después de capturar la primera foto de un agujero negro, Event Horizon Telescope amplía una segunda

¿Todos los agujeros negros funcionan igual, independientemente de su tamaño?

Tendemos a pensar en los agujeros negros como gigantes gigantes que comen luz. Pero incluso los agujeros negros supermasivos, los sumideros gravitacionales que existen en el centro de las galaxias, tienen una variedad de tamaños. Tomemos M87 *, que se encuentra en el centro de la galaxia Messier 87. Es aproximadamente 6 mil millones de veces más masivo que nuestro sol. O podría mirar a Sgr A *, que se encuentra en el centro de la Vía Láctea y es solo (solo!) 4 millones de veces más masivo que el sol. Pequeños, en lo que respecta a los agujeros negros supermasivos.

El increíble tamaño de M87 * fue en parte la razón por la que era un buen candidato para que el Event Horizon Telescope capturara la primera imagen del mundo de un agujero negro. Esa hazaña, lograda en 2017, fue inmediatamente aclamada como un gran avance en astrofísica cuando se reveló al mundo en 2019. El retrato fue el mayor logro de años de trabajo utilizando un puñado de observatorios en todo el mundo que esencialmente funcionaban como un solo planeta -telescopio de tamaño. El avance permitió a los científicos ver la sombra proyectada por el oscuro corazón de Messier 87.

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Pero ese era sólo el inicio.

Los astrofísicos no se iban a detener en un solo agujero negro. Luego dirigieron su atención hacia otro agujero negro supermasivo, unas 100 veces más pequeño que M87 *, que se encuentra en el centro de la galaxia cercana conocida como Centaurus A. Usando la misma técnica que capturó M87 *, los astrofísicos ahora han podido obtener imágenes de un poderoso chorro de materia que sale disparado del agujero negro de Centaurus A en resolución ultra alta, revelando más sobre cómo emergen estos fenómenos desconcertantes.

Los detalles fueron publicados en la revista Nature Astronomy el lunes.

“El objetivo principal del EHT es obtener imágenes de los agujeros negros”, dice Michael Janssen, astrofísico del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, y autor principal del estudio. “Pero los chorros son lanzados naturalmente por los agujeros negros que estamos estudiando. Entonces, para entender completamente los agujeros negros, también necesitamos entender estos chorros y cómo se producen”.

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Los chorros cósmicos son producido por muchos agujeros negros -incluyendo M87 * – y son esencialmente trenes de carga fugitivos de plasma arrojados desde el disco de acreción de un agujero negro que gira rápidamente.

Hasta ahora, la imagen de mayor resolución del chorro de Centaurus A provenía de la matriz Tanami (primer panel). El EHT pudo acercarse 16 veces más cerca que Tanami para producir la imagen en el panel central de su chorro de plasma. El tercer panel es el chorro de plasma observado en la galaxia Messier 87.

Astronomía de la naturaleza

“Estos haces de plasma estrechos y enfocados transportan energía de pequeñas escalas cercanas al agujero negro (cuyo tamaño es menor que el de nuestro sistema solar) y la depositan en el entorno circundante a escalas mucho mayores”, dice James Miller-Jones, astrofísico de la Universidad Curtin de Australia y miembro del Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía (ICRAR). Los chorros, dice Miller-Jones, pueden afectar la evolución de la galaxia y el cúmulo de galaxias, por lo que los astrónomos están ansiosos por comprenderlos mejor.

Janssen y sus colegas son uno de esos grupos de astrónomos. Querían hacer zoom en los chorros para ver cómo funcionan cerca del agujero negro. El EHT lo hizo posible.

El EHT consta de ocho observatorios de todo el mundo y utiliza una técnica conocida como interferometría de línea de base muy larga o VLBI. En general, señala Janssen, los telescopios más grandes brindan imágenes más nítidas, pero solo son tan grandes como para construirlos. En lugar de fabricar un telescopio monolítico, el EHT enlaza telescopios de todo el mundo virtualmente, proporcionando una resolución equivalente a un solo telescopio “de miles de kilómetros de tamaño”.

Con él, el equipo podría enfocarse en el jet en Centaurus A y verlo con más nitidez que nunca. También les permitió tomar imágenes del chorro muy cerca del agujero negro.

“Podemos estudiar este jet con una resolución sub-día de luz, que nunca antes se había logrado”, dice Janssen. Las observaciones del EHT permiten al equipo ver a unos 0,6 días luz de distancia del agujero negro, que suena pequeño pero equivale a unas 2,5 veces la distancia entre el sol y Plutón, unos perezosos 9,6 mil millones de millas.

Mirando en el corazón de Centaurus A y comparando sus observaciones con modelos teóricos, el equipo encuentra que el chorro del agujero negro tiene bordes más brillantes y se ve sorprendentemente similar al creado por M87 *. Eso es fundamental porque nos devuelve a nuestra pregunta inicial: ¿Todos los agujeros negros funcionan igual, independientemente de su tamaño?

El jet Centaurus A sugiere que este podría ser el caso. Eso es importante por dos razones: es consistente con la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, y es “la reivindicación de que las propiedades fundamentales de los chorros dependen de la masa del agujero negro que los lanza”, dice Miller-Jones.

Agrega que esta escala podría ser válida para agujeros negros mucho, mucho más pequeños, con masas de solo 10 a 100 veces la del sol. No podemos probar estos pequeños agujeros negros porque son demasiado pequeños, pero al estudiar a sus monstruosos primos, estamos desentrañando algunos de los misterios de los gigantes más enigmáticos del universo.