El agujero negro supermasivo de M87 y un chorro masivo juntos vistos por primera vez por el Global mm-VLBI Array

 

Esta imagen de GMVA+ALMA muestra el chorro de M87 y la sombra del agujero negro juntos por primera vez, brindando a los científicos el contexto necesario para comprender dónde se formó el poderoso chorro. Las nuevas observaciones también revelaron que el anillo del agujero negro, que se muestra en el recuadro, es un 50% más grande de lo que creían los científicos. Crédito: R. Lu y E. Ros (GMVA), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Los científicos que estudian el agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia M87 han revelado los orígenes del poderoso chorro del monstruo y han tomado imágenes del mismo y su origen juntos por primera vez. Además, las observaciones han revelado que el anillo del agujero negro es mucho más grande de lo que creían los científicos. Las observaciones publicadas en Nature.

El Global mm-VLBI Array (GMVA) unió radiotelescopios de todo el mundo para producir estos novedosos resultados, en donde intervienen el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) y el Observatorio Green Bank (GBO) de la Fundación Nacional de Ciencias, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Very Long Baseline Array (VLBA) y el Green Bank Telescope (GBT).

El SMBH (agujero negrosupermasivo de las siglas en ingles) 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 Telescopio del Horizonte de Sucesos (también conocido por su sigla en inglés: EHT) y hecha pública en 2019. La imagen de su núcleo denso y oscuro enmarcado por un anillo amorfo brillante, que fue noticia internacional.

"M87 se ha observado durante muchas décadas, y hace 100 años sabíamos que el chorro estaba allí, pero no podíamos ubicarlo en contexto", dijo Ru-Sen Lu, un astronomo en el Observatorio Astronomico de Shanghai y líder del Grupo de investigación de Max Planck en la Academia China de Ciencias y autor principal del nuevo artículo. “Con GMVA, incluidos los principales instrumentos de NRAO y GBO, estamos observando a una frecuencia más baja, por lo que vemos más detalles, y ahora sabemos que hay más detalles para ver”.

Eduardo Ros, astrónomo y coordinador científico de Interferometría del 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 los imaginas como un monstruo que escupe fuego, antes podíamos ver el dragón y el fuego, pero ahora podemos ver al dragón respirando fuego”.

Los científicos que observan el núcleo de radio compacto de M87 han descubierto nuevos detalles sobre el agujero negro supermasivo de la galaxia. En la concepción de este artista, se ve el chorro masivo del agujero negro elevándose desde el centro del agujero negro. El 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. Las observaciones representan la primera vez que el chorro y el agujero negro se han fotografiado juntos, dando a los científicos un nuevo contexto en el núcleo de radio compacto de M87. Estas observaciones también revelaron que el anillo del agujero negro es un 50% más grande de lo que se creía anteriormente. Crédito: S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)  

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 el EHT, y se requirió que todos los telescopios visualizaran 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 delicados.

“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”, dijo el científico Toney Minter, coordinador de GMVA para GBT.

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”.

 

Fuente: Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO)

Más información: R.-S. Lu et al., Una estructura de acreción en forma de anillo en M87 que conecta su agujero negro y chorro, Nature, 27 de abril de 2023, DOI:10.1038/s41586-023-05843-w