El EHT observa los campos magnéticos en el borde del agujero negro de la galaxia M87

La colaboración del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), que produjo la primera imagen de un agujero negro, ha revelado una nueva imagen del objeto masivo en el centro de la galaxia M87: cómo se ve en luz polarizada. Se trata de la primera vez que los astrónomos han podido medir la polarización (la firma de los campos magnéticos), tan cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro. Estas observaciones son clave para explicar cómo la galaxia M87, ubicada a 55 millones de años luz de distancia, puede lanzar chorros de material muy energético desde su núcleo.

Entre los especialistas de diferentes países que han contribuido en este trabajo se encuentran los astrónomos Iván Martí-Vidal y Alejandro Mus, de la Universitat de València (UV).

«Estamos ante una evidencia única para comprender cómo se comportan los campos magnéticos alrededor de los agujeros negros, y cómo la actividad en esta región tan compacta del espacio puede impulsar poderosos chorros que se extienden mucho más allá de la galaxia», explica Monika Mościbrodzka, coordinadora del grupo de trabajo de Polarimetría del EHT y profesora asistente en la Universidad de Radboud (Países Bajos).

El 10 de abril de 2019 se publicó la primera imagen de un agujero negro, que reveló una estructura brillante en forma de anillo con una región central oscura: la sombra del agujero negro. Desde entonces, la colaboración EHT ha profundizado en los datos sobre el objeto supermasivo en el corazón de la galaxia M87 recopilados en 2017, y han descubierto que una fracción significativa de la luz alrededor del agujero negro M87 está polarizada.

«Este trabajo es un hito importante: la polarización de la luz transporta información que nos permite comprender mejor la física detrás de la imagen que vimos en abril de 2019, algo que antes no era posible», indica Iván Martí-Vidal, también coordinador del grupo de trabajo de Polarimetría del EHT e Investigador Distinguido GenT de la Universitat de Valencia. «Revelar esta nueva imagen en luz polarizada ha requerido años de trabajo, debido a las complejas técnicas involucradas en la obtención y análisis de los datos», añade el investigador.

La luz se polariza cuando atraviesa ciertos filtros, como las lentes de las gafas de sol polarizadas, o cuando se emite en regiones calientes y magnetizadas del espacio. De la misma manera que las gafas de sol polarizadas solamente dejan pasar la luz con el campo eléctrico apuntando en una dirección particular, los astrónomos pueden detectar la polarización de la luz que proviene del espacio usando polarizadores instalados en los telescopios. En el caso del EHT, estudiar la polarización de la luz permite a los astrónomos cartografiar las líneas de campo magnético presentes muy cerca del horizonte de sucesos del agujero negro de M87.

Las imágenes polarizadas recientemente publicadas son clave para comprender cómo el campo magnético permite que el agujero negro ‘coma’ materia y lance poderosos chorros», apunta Andrew Chael, miembro de la colaboración de EHT e investigador del Centro Princeton de Ciencia Teórica (EE. UU.).

Los brillantes chorros de energía y materia que emergen del núcleo de M87 y se extienden al menos hasta cinco mil años luz de su centro son una de las características más misteriosas y enérgicas de la galaxia. La mayor parte de la materia que se encuentra cerca del borde de un agujero negro cae dentro. Sin embargo, algunas de las partículas circundantes escapan momentos antes de la captura y son expulsadas al espacio en forma de chorros.

El equipo investigador se ha basado en diferentes modelos de cómo se comporta la materia cerca del agujero negro para comprender mejor este proceso. Pero todavía no saben exactamente cómo se propulsan chorros más extensos que la propia galaxia desde su región central (tan pequeña en tamaño como el Sistema Solar), ni cómo cae exactamente la materia en el agujero negro. Con esta nueva imagen del EHT, los astrónomos han logrado atisbar por primera vez la región límite del agujero negro donde ocurre esta interacción entre la materia que fluye hacia adentro y la que acaba expulsada.

Las observaciones proporcionan información nueva sobre la estructura de los campos magnéticos en el borde del agujero negro. El equipo descubrió que solo los modelos teóricos con gas fuertemente magnetizado pueden explicar lo que están viendo en el horizonte de sucesos. «Las observaciones sugieren que los campos magnéticos en el borde del agujero negro son lo suficientemente intensos como para retener el gas caliente y ayudarlo a resistir la atracción de la gravedad. Solo el gas que se desliza a través del campo puede girar en espiral hacia el horizonte de sucesos», declara Jason Dexter, profesor asistente de la Universidad de Colorado Boulder (EE. UU.) y coordinador del grupo de trabajo de teoría del EHT.

Para observar el corazón de la galaxia M87, la colaboración vinculó ocho telescopios de todo el mundo para crear un telescopio virtual del tamaño de la Tierra, el EHT. La impresionante resolución obtenida con el EHT es equivalente a la necesaria para medir la longitud de una tarjeta de crédito en la superficie de la Luna.

Esto permitió al equipo observar directamente la sombra del agujero negro y el anillo de luz polarizada a su alrededor, que muestra claramente que el material que rodea al agujero negro está magnetizado. Los resultados se publican hoy en dos artículos separados en The Astrophysical Journal Letters por la colaboración EHT, que involucra a más de trescientos investigadores de múltiples organizaciones y universidades de todo el mundo.

«El EHT está haciendo avances rápidos, con actualizaciones tecnológicas que se están realizando en la red y la suma de nuevos observatorios. Esperamos que las futuras observaciones del EHT revelen con mayor precisión la estructura del campo magnético alrededor del agujero negro y nos digan más sobre la física del gas caliente en esta región», concluye Jongho Park, miembro de la colaboración de EHT e investigador de la Academia Sinica (Instituto de Astronomía y Astrofísica de Taipei).

Alejandro Mus, investigador en formación adscrito al proyecto GenT en la Universitat de València, recalca: «Además del trabajo de coordinación coliderado por Iván Martí-Vidal, en la Universitat también hemos contribuido al desarrollo de varios algoritmos para superar las limitaciones instrumentales del EHT, así como a garantizar la reproducibilidad de nuestros análisis por cualquier otro investigador».

Iván Martí-Vidal también pone en valor la eficiencia del grupo valenciano dedicado al análisis de la polarización en M87. «A pesar de ser un grupo pequeño, con solo dos personas, nuestra aportación ha llegado al mismo nivel que las de grupos bastante mayores dentro de la Colaboración EHT», resalta el investigador.

En paralelo a estos resultados, Iván Martí Vidal también colidera otro artículo oficial del EHT, donde se muestra un estudio detallado sobre la emisión polarizada de varios agujeros negros observados con el telescopio ALMA. Según Martí-Vidal, «este es un ejemplo de cómo programas como el GenT están ayudando a poner la ciencia e innovación valencianas en el mapa mundial».

Otros valencianos miembros de la Colaboración EHT son Juan Carlos Algaba (Universitat de Malaya), Rebecca Azulay y Eduardo Ros (ambos en la Universitat de València y en el Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Alemania).

Fuente: UV







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