Telescopios de la NSF obtienen imagen de agujero negro supermasivo de M87 y su chorro juntos por primera vez

Un equipo científico que estudió el agujero negro supermasivo presente en el corazón de la galaxia M87 reveló los orígenes de su poderoso chorro y logró obtener las primeras imágenes del chorro y su fuente juntos. Las observaciones también revelaron que el anillo del agujero negro es mucho más grande de lo que la comunidad científica creía. Los resultados del estudio se publicaron hoy en la revista Nature. 

Estos resultados se obtuvieron gracias al proyecto Global mm-VLBI Array (GMVA), que reunió radiotelescopios de todo el mundo, como el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO, en su sigla en inglés) y el Green Bank Observatory de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF), el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), el Very Long Baseline Array (VLBA) y el Green Bank Telescope (GBT).

El agujero negro supermasivo de la galaxia M87 es el más reconocible del Universo. Fue el primer agujero negro del que se obtuvo una imagen, gracias al Event Horizon Telescope (EHT), publicada en 2019. La imagen de su denso y oscuro núcleo rodeado de un anillo brillante y amorfo dio la vuelta al mundo.

“Hace décadas que se viene observando M87. Hace cien años sabíamos que había un chorro, pero no lográbamos situarlo en su contexto”, señala Ru-Sen Lu, del Observatorio Astronómico de Shanghái, quien dirige un grupo de investigación Max Planck en la Academia China de Ciencias y encabezó el estudio. “Con GMVA, que incluyó los principales instrumentos de NRAO y GBO, hemos observado a una frecuencia menor y hemos captado más detalles, y ahora sabemos que hay más detalles que captar”.

Eduardo Ros, astrónomo y coordinador científico de interferometría de línea de base muy larga (VLBI) del Instituto Max Planck de Radioastronomía, agrega: “Ya habíamos visto el anillo, y ahora vimos el chorro. Esto nos proporcionó un panorama más completo y descubrimos que el anillo es más grande de lo que creíamos. Si imaginamos que es un monstruo que escupe fuego, es como si antes hubiésemos visto solo el dragón y el fuego y recién ahora viéramos el dragón escupiendo el fuego”.

Al usar distintos telescopios e instrumentos, el equipo obtuvo una vista más completa de la estructura del agujero negro supermasivo y su chorro en comparación con lo que se había podido ver con el EHT, y todos ellos fueron necesarios para lograr ese resultado. Mientras el VLBA proporcionó una imagen completa del chorro y el agujero negro, ALMA permitió al equipo de investigación resolver el brillante núcleo de M87 en frecuencias de radio y obtener una imagen más nítida. En tanto, los 100 metros de superficie del GBT permitió resolver tanto las áreas más grandes del anillo como las más pequeñas y estudiarlas en detalle.

“La imagen original del EHT reveló solo una parte del disco de acreción que rodea el centro del agujero negro. Al cambiar la longitud de onda de observación de 1,3 milímetros a 3,5 milímetros, podemos ver una mayor parte del disco de acreción junto con el chorro. De esa forma, descubrimos que el anillo que rodea el agujero negro es un 50 % más grande de lo que creíamos”, explica Toney Minter, coordinador de GMVA para el GBT.

Además de haber descubierto que el agujero negro es más grande de lo que se había deducido a partir de observaciones en longitudes de onda más cortas, el equipo de investigación ahora puede confirmar el origen del chorro. Este chorro surgió de la energía generada por los campos magnéticos que rodean el núcleo giratorio del agujero negro y los vientos emanados de su disco de acreción.

“Estos resultados mostraron por primera vez dónde se forma el chorro. Antes de estas observaciones, había dos teorías sobre su origen”, señala Toney Minter. “Pero las observaciones demostraron que la energía de los campos magnéticos trabaja junto con la de los vientos”.

Harshal Gupta, Program Officer de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF) para el GBO, agrega: “Este hallazgo es una demostración fehaciente de cómo se pueden usar telescopios con capacidades complementarias para revolucionar nuestra comprensión de los objetos y fenómenos astronómicos. Es muy emocionante ver cómo los distintos tipos de radiotelescopio usados en el trabajo de la NSF colaboran en sinergia y hacen una importante contribución a GMVA para obtener un panorama más completo del agujero negro de M87 y su chorro”.

El Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO) es un establecimiento de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF) operado por Associated Universities Inc. en virtud de un acuerdo de cooperación.

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile.

ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).