Las observaciones más detalladas de material orbitando cerca de un agujero negro

El instrumento GRAVITY de ESO que se caracteriza por ser extremadamente sensible ha sumado más pruebas a la antigua suposición de que un agujero negro supermasivo se esconde en el centro de la Vía Láctea. Nuevas observaciones muestran aglomeraciones de gas girando a aproximadamente un 30% de la velocidad de la luz en una órbita circular justo a las afueras de su horizonte de sucesos. El primer material fue observado orbitando cerca del punto de no retorno, y las observaciones más detalladas ya muestran material orbitando muy cerca de un agujero negro.

El instrumento GRAVITY de ESO instalado en el interferómetro del Very Large Telescope (VLT) lo han usado científicos de un consorcio de instituciones europeas, incluyendo a ESO [1], para observar destellos de radiación infrarroja provenientes del disco de acreción alrededor de Sagitario A*, el objeto masivo en el corazón de la Vía Láctea. Los destellos observados entregan la confirmación esperada por tanto tiempo de que el objeto en el centro de nuestra galaxia es, como se ha asumido por largo tiempo, un agujero negro supermasivo. Los destellos se originan del material que orbita muy cerca del horizonte de sucesos del agujero negro, haciendo de éstas las observaciones más detalladas que existen de material orbitando tan cerca de un agujero negro.

Esta visualización usa datos provenientes de simulaciones de movimientos orbitales de gas, girando a aproximadamente un 30% de la velocidad de la luz en una órbita circular alrededor del agujero negro. Crédito: ESO/Gravity Consortium/L. Calçadaa

Mientras parte del material en el disco de acreción — el cinturón de gas que orbita Sagitario A* a velocidades relativistas [2] — puede orbitar el agujero negro de forma segura, cualquier cosa que se acerque demasiado está destinada a ser atraída más allá del horizonte de sucesos. El punto más cercano a un agujero negro que puede orbitar ese material sin ser inevitablemente atraído hacia dentro por la inmensa masa se conoce como la órbita estable más cercana, y es desde aquí que se originan los destellos observados.

"Es alucinante ver efectivamente material orbitando un agujero negro masivo a un 30% de la velocidad de la luz”, dijo maravillado Oliver Pfuhl, científico en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE). “La gran sensibilidad de GRAVITY nos ha permitido observar los procesos de acreción en tiempo real con un nivel de detalle sin precedentes”.

Este mapa muestra la ubicación del campo de visión dentro del cual reside Sagitario A* — el hogar del agujero negro está marcado con un círculo rojo dentro de la constelación de Sagitario (el Arquero). Este mapa muestra la mayoría de las estrellas visibles a simple vista bajo buenas condiciones. Crédito: ESO, IAU and Sky & Telescope

Estas mediciones sólo fueron posibles gracias a la colaboración internacional y a instrumentos dotados de la tecnología más avanzada [3]. El instrumento GRAVITY que hizo posible este trabajo combina la luz de cuatro telescopios del VLT de ESO para crear un súper telescopio virtual de 130 metros de diámetro, y ya ha sido usado para explorar la naturaleza de Sagitario A*.

A principios de este año, GRAVITY y SINFONI, otro instrumento del VLT, le permitieron al mismo equipo medir con exactitud el sobrevuelo cercano de la estrella S2 a medida que pasaba por el intenso campo gravitatorio que hay cerca de Sagitario A*, y por primera vez esto reveló los efectos previstos por la relatividad general de Einstein en un ambiente así de extremo. Durante el sobrevuelo cercano de S2, se observó también una fuerte emisión infrarroja.

La vista del amplio campo de luz visible muestra ricas nubes de estrellas en la constelación de Sagitario (el Arquero) en la dirección del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La imagen completa está llena de un vasto número de estrellas, pero muchas más permanecen escondidas tras las nubes de polvo y sólo son reveladas en imágenes infrarrojas como la panorámica de VISTA. Esta visión fue creada a partir de fotografías en luz roja y azul, y forman parte del Digitized Sky Survey 2. El campo de visión es de aproximadamente 3,5 grados por 3,6 grados. Crédito: ESO and Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin and S. Guisard (www.eso.org/~sguisard)

"Monitoreamos de cerca S2, y por supuesto siempre supervisamos Sagitario A*”, explicó Pfuhl. “Durante nuestras observaciones, tuvimos la suerte de apreciar tres destellos brillantes alrededor del agujero negro, ¡lo que fue una afortunada coincidencia!”.

Esta emisión, proveniente de electrones altamente energéticos muy cercanos al agujero negro, fue observada como tres prominentes destellos brillantes, y coincide exactamente con las predicciones teóricas sobre zonas calientes orbitando cerca de un agujero negro con una masa de cuatro millones de veces la del Sol [4]. Se cree que los destellos se originan a partir de interacciones magnéticas en el gas muy caliente que orbita muy cerca de Sagitario A*.

Las partes centrales de nuestra galaxia, la Vía Láctea, observadas en el infrarrojo cercano con el instrumento NACO del Very Large Telescope de ESO. Siguiendo los movimientos de las estrellas más cercanas al centro durante más de 16 años, los astrónomos fueron capaces de determinar la masa del agujero negro súpermasivo que yace en su interior. Crédito: ESO/S. Gillessen et al.

Reinhard Genzel, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Garching, Alemania, quien dirigió el estudio, explicó: “Este siempre fue uno de nuestros proyectos soñados, pero nunca pensamos que pudiese hacerse realidad tan pronto”. Refiriéndose a la antigua suposición de que Sagitario A* es un agujero negro supermasivo, Genzel concluyó que “el resultado es una rotunda confirmación del paradigma sobre el agujero negro masivo”.

Notas:

[1] Esta investigación fue llevada a cabo por científicos del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), el Observatorio de Paris, la Universidad Grenoble Alpes, el CNRS, el Instituto Max Planck de Astronomía, la Universidad de Colonia, la institución portuguesa CENTRA – Centro de Astrofísica y Gravitación y ESO.

[2] Son velocidades relativistas aquellas que son tan grandes que los efectos de la Teoría de la Relatividad de Einstein se vuelven importantes. En el caso del disco de acreción que rodea a Sagitario A*, el gas se mueve a aproximadamente un 30% de la velocidad de la luz.

[3] GRAVITY fue desarrollado por una colaboración formada por el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (Alemania), LESIA del Observatorio de París– PSL/CNRS/Universidad de la Sorbona/Universidad París Diderot e IPAG de la Universidad Grenoble Alpes/CNRS (Francia), el Instituto Max Planck de Astronomía (Alemania), la Universidad de Colonia (Alemania), la institución portuguesa CENTRA – Centro de Astrofísica y Gravitación (Portugal) y ESO.

[4] La masa solar es una unidad utilizada en astronomía. Es igual a la masa de nuestra estrella más cercana, el Sol, y tiene un valor de 1.989 × 1030 kg. Esto significa que Sgr A* tiene una masa 1,3 billones de veces superior a la de la Tierra.

Fuente: ESO,