Una nueva imagen de la colaboración del Event Horizon Telescope (EHT) ha descubierto campos magnéticos fuertes y organizados que giran en espiral desde el borde del agujero negro supermasivo Sagitario A* (Sgr A*). Visto en luz polarizada por primera vez, esta nueva imagen del monstruo que acecha en el corazón de la Vía Láctea ha […]
Una nueva imagen de la colaboración del Event Horizon Telescope (EHT) ha descubierto campos magnéticos fuertes y organizados que giran en espiral desde el borde del agujero negro supermasivo Sagitario A* (Sgr A*). Visto en luz polarizada por primera vez, esta nueva imagen del monstruo que acecha en el corazón de la Vía Láctea ha revelado una estructura de campo magnético sorprendentemente similar a la del agujero negro en el centro de la galaxia M87, lo que sugiere que campos magnéticos intensos pueden ser comunes a todos los agujeros negros. Esta similitud también sugiere un chorro oculto en Sgr A*. Los resultados fueron publicados hoy en The Astrophysical Journal Letters.
Los científicos revelaron la primera imagen de Sgr A*— que está aproximadamente a 27.000 años luz de la Tierra— en 2022, revelando que, si bien el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea es más de mil veces más pequeño y menos masivo que el de M87, se ve notablemente similar. Esto hizo que los científicos se preguntaran si los dos compartían rasgos comunes más allá de su apariencia. Para averiguarlo, el equipo decidió estudiar Sgr A* en luz polarizada. Estudios previos de la luz alrededor de M87* revelaron que los campos magnéticos alrededor del agujero negro gigante le permitían lanzar potentes chorros de material de regreso al entorno circundante. A partir de este trabajo, las nuevas imágenes han revelado que lo mismo puede ser cierto para Sgr A*.
“Lo que estamos viendo ahora es que hay campos magnéticos fuertes, retorcidos y organizados cerca del agujero negro en el centro de la Vía Láctea”, dijo Sara Issaoun, becaria Einstein del Programa de Becas Hubble de la NASA en el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian y colíder del proyecto. “Además de que Sgr A* tiene una estructura de polarización sorprendentemente similar a la observada en el agujero negro mucho más grande y poderoso de M87*, hemos aprendido que los campos magnéticos fuertes y ordenados son críticos para la manera en que los agujeros negros interactúan con el gas y la materia que los rodea.”
La luz es una onda electromagnética oscilante o en movimiento que nos permite ver objetos. A veces, la luz oscila en una orientación preferida y la llamamos “polarizada”. Aunque nos rodea la luz polarizada, para el ojo humano es indistinguible de la luz “normal”. En el plasma que rodea estos agujeros negros, las partículas que giran alrededor de las líneas del campo magnético imparten un patrón de polarización perpendicular al campo. Esto permite a los astrónomos ver con cada vez más detalle lo que sucede en las regiones de los agujeros negros y mapear sus líneas de campo magnético.
“Al obtener imágenes de la luz polarizada del gas caliente y brillante cerca de los agujeros negros, estamos infiriendo directamente la estructura y la fuerza de los campos magnéticos que enhebran el flujo de gas y materia de los que se alimenta y expulsa el agujero negro”, dijo el miembro de la Iniciativa de Agujeros Negros de Harvard y colíder del proyecto, Angelo Ricarte. “La luz polarizada nos enseña mucho más sobre la astrofísica, las propiedades del gas y los mecanismos que tienen lugar cuando un agujero negro se alimenta.”
Pero obtener imágenes de agujeros negros con luz polarizada no es tan fácil como ponerse un par de gafas de sol polarizadas, y esto es particularmente cierto en el caso de Sgr A*, que está cambiando tan rápido que no se queda quieto para tomar fotografías. Obtener imágenes del agujero negro supermasivo requiere herramientas sofisticadas superiores a las utilizadas anteriormente para capturar M87*, un objetivo mucho más estable. El director científico de EHT Geoffrey Bower, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica de Taiwán, dijo: “Hacer una imagen polarizada es como abrir el libro después de haber visto solo la portada. Debido a que Sgr A* se mueve mientras intentamos tomarle una fotografía, fue difícil construir incluso la imagen no polarizada”, agregando que la primera imagen era un promedio de múltiples imágenes debido al movimiento de Sgr A*. “Nos sentimos aliviados de que fuera posible obtener imágenes polarizadas. Algunos modelos eran demasiado confusos y turbulentos para construir una imagen polarizada, pero la naturaleza no era tan cruel.”
Los científicos están entusiasmados de tener imágenes de ambos agujeros negros supermasivos en luz polarizada porque estas imágenes, y los datos que las acompañan, proporcionan nuevas formas de comparar y contrastar agujeros negros de diferentes tamaños y masas. A medida que la tecnología mejora, es probable que las imágenes revelen aún más secretos de los agujeros negros y sus similitudes o diferencias.
Mariafelicia De Laurentis, directora científica adjunta del EHT y profesora de la Universidad Federico II de Nápoles, Italia, dijo: “El hecho de que la estructura del campo magnético de M87* sea tan similar a la de Sgr A* es significativo porque sugiere que los procesos físicos que gobiernan cómo un agujero negro se alimenta y lanza un chorro podrían ser universales entre los agujeros negros supermasivos, a pesar de las diferencias en masa, tamaño y entorno circundante. Este resultado nos permite perfeccionar nuestros modelos teóricos y simulaciones, mejorando nuestra comprensión de cómo se ve influenciada la materia cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro.”
El EHT ha realizado varias observaciones desde 2017 y está previsto que observe Sgr A* nuevamente en abril de 2024. Cada año, las imágenes mejoran a medida que el EHT incorpora nuevos telescopios, mayor ancho de banda y nuevas frecuencias de observación. Las expansiones planificadas para la próxima década permitirán generar películas de alta fidelidad de Sgr A*, potencialmente revelando un chorro oculto y permitiendo a los astrónomos observar características de polarización similares en otros agujeros negros. Mientras tanto, extender el EHT al espacio proporcionará imágenes de los agujeros negros más nítidas que nunca.
A través de la exitosa colaboración científica y tecnológica binacional entre México y Estados Unidos, el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM), operado por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y la Universidad de Massachusetts Amherst (UMass), con un reflector primario de 50 m de diámetro es el radiotelescopio de antena única más grande del mundo que realiza observaciones en longitudes de onda en la banda de un milímetro. La sensibilidad del GTM por su gran superficie colectora a una altitud de 4600 m sobre el nivel del mar en la cima del volcán Sierra Negra en el estado de Puebla, combinada con su ubicación geográfica al centro del arreglo de los telescopio participantes en el EHT, han representado una contribución crucial a las distintas observaciones realizadas por esta red de telescopios desde el 2017. El proceso de mejoras continuas en la optimización de la infraestructura del GTM y el desarrollo de nuevos instrumentos, permitirán maximizar la participación futura de México en la producción de imágenes más sensibles y películas con el EHT, y así explorar y contribuir a entender las condiciones físicas más extremas del Universo entorno a estos agujeros negros súper masivos.
Más información
Esta investigación fue presentada en dos artículos de la colaboración EHT publicados hoy en The Astrophysical Journal Letters: “First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring” (doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad2df0) y “First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Resultados. VIII. Interpretación Física del Anillo Polarizado” (doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad2df1).
La colaboración EHT involucra a más de 300 investigadores de África, Asia, Europa y América del Norte y del Sur. La colaboración internacional está trabajando para capturar las imágenes de agujeros negros más detalladas jamás obtenidas mediante la creación de un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Con el respaldo de una considerable inversión internacional, el EHT vincula telescopios existentes utilizando sistemas novedosos, creando un instrumento fundamentalmente nuevo con el mayor poder de resolución angular que se haya logrado hasta ahora.
Los telescopios individuales involucrados en el EHT en abril de 2017, cuando se realizaron las observaciones, fueron: el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), el Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), el Telescopio de 30 metros del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) , el Telescopio James Clerk Maxwell (JCMT), el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM), el Submillimeter Array (SMA), el Telescopio Submilimétrico de Arizona (SMT), el Telescopio del Polo Sur (SPT). Desde entonces, el EHT ha agregado a su red el Telescopio de Groenlandia (GLT), el IRAM NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) y el Telescopio de 12 metros de la Universidad de Arizona en Kitt Peak.
El consorcio EHT está formado por 13 instituciones: el Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica, la Universidad de Arizona, la Universidad de Chicago, el Observatorio de Asia Oriental, la Goethe-Universitaet Frankfurt, el Institut de Radioastronomie Millimétrique, el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (representado por el INAOE y la UMass), el Instituto Max Planck para Radioastronomía, el Observatorio Haystack del MIT, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, el Instituto Perimeter de Física Teórica, la Universidad de Radboud y el Observatorio Astrofísico Smithsoniano.
Información de contacto
Contactos EHT en INAOE
David H. Hughes
Gran Telescopio Milimétrico/INAOE
Tonantzintla, Puebla, México
Tel.: +52 222 266 31 00
Email: dhughes@inaoep.mx
Alfredo Montaña
Gran Telescopio Milimétrico/INAOE
Tonantzintla, Puebla, México
Tel.: +52 222 266 31 00
Email: amontana@inaoep.mx
Arturo Gómez Ruiz
Gran Telescopio Milimétrico/INAOE
Tonantzintla, Puebla, México
Tel: +52 222 266 31 00
Email: aigomez@inaoep.mx
David Sánchez Argüelles
Gran Telescopio Milimétrico/INAOE
Tonantzintla, Puebla, México
Tel: +52 222 266 31 00
Email: domars@inaoep.mx
Investigadores EHT en esta nota
Sara Issaoun
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA
Email: sara.issaoun@cfa.harvard.edu
Angelo Ricarte
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA
Email: angelo.ricarte@cfa.harvard.edu
Geoffrey Bower
EHT Project Scientist
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academic Sinica, Taiwan
Email: gbower@asiaa.sinica.edu.tw
Mariafelicia De Laurentis
EHT Deputy Project Scientist
University of Naples Federico II, Italy
Email: mariafelicia.delaurentis@unina.it
Una vista del agujero negro supermasivo Sagitario A* de la Vía Láctea en luz polarizada.
La colaboración del Event Horizon Telescope (EHT), que produjo la primera imagen de nuestro agujero negro de la Vía Láctea publicada en 2022, ha capturado una nueva vista del objeto masivo en el centro de nuestra galaxia: cómo se ve en luz polarizada. Esta es la primera vez que los astrónomos han podido medir la polarización, una característica de los campos magnéticos, tan cerca del borde de Sagitario A*. Esta imagen muestra la vista polarizada del agujero negro de la Vía Láctea. Las líneas marcan la orientación de la polarización, que está relacionada con el campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro.
Créditos: EHT Collaboration
La Vía Láctea polarizada en múltiples longitudes de onda./strong>
A la izquierda, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, Sagitario A*, se ve en luz polarizada; las líneas visibles indican la orientación de la polarización, que está relacionada con el campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro. En el centro, la emisión polarizada del centro de la Vía Láctea, captada por SOFIA. En la imagen del fondo, la Colaboración Planck cartografió las emisiones polarizadas del polvo a lo largo de la Vía Láctea.
Créditos: EHT Collaboration (izquierda), NASA/SOFIA (centro), NASA/HST/NICMOS (centro), ESA/Planck Collaboration (fondo derecha)
M87* y Sgr A* uno al lado del otro en luz polarizada/strong>
Vista aquí con luz polarizada, esta imagen de lado a lado de los agujeros negros supermasivos M87* y Sagitario A* indica a los científicos que estas bestias tienen estructuras de campo magnético similares. Esto es significativo porque sugiere que los procesos físicos que gobiernan cómo un agujero negro se alimenta y lanza un chorro pueden ser características universales entre los agujeros negros supermasivos.
Créditos: EHT Collaboration
Un proyecto conjunto entre el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica y la University of Massachusetts.
El GTM forma parte de la red de Laboratorios Nacionales de CONACYT.
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