Por primera vez, los astrónomos han observado, en la misma imagen, la sombra del agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87 (M87) y el poderoso chorro expulsado de ella. Las observaciones se realizaron en 2018 con telescopios del Global Millimetre VLBI Array (GMVA), el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del cual ESO es socio, y el Telescopio de Groenlandia (GLT). Gracias a esta nueva imagen, los astrónomos pueden comprender mejor cómo los agujeros negros pueden lanzar tales chorros energéticos.
La mayoría de las galaxias albergan un agujero negro supermasivo en su centro. Si bien los agujeros negros son conocidos por engullir materia en su vecindad inmediata, también pueden lanzar poderosos chorros de materia que se extienden más allá de las galaxias en las que viven. Comprender cómo los agujeros negros crean chorros tan enormes ha sido un problema de larga data en astronomía. «Sabemos que los chorros son expulsados de la región que rodea los agujeros negros», dice Ru-Sen Lu del Observatorio Astronómico de Shanghai en China, «pero todavía no entendemos completamente cómo sucede esto realmente. Para estudiar esto directamente necesitamos observar el origen del chorro lo más cerca posible del agujero negro«.
La nueva imagen publicada muestra precisamente esto por primera vez: cómo la base de un chorro se conecta con la materia que gira alrededor de un agujero negro supermasivo. El objetivo es la galaxia M87, ubicada a 55 millones de años luz de distancia en nuestro vecindario cósmico, y hogar de un agujero negro 6.5 millones de veces más masivo que el Sol. Las observaciones anteriores habían logrado obtener imágenes separadas de la región cercana al agujero negro y al chorro, pero esta es la primera vez que ambas características se observan juntas. «Esta nueva imagen completa la imagen al mostrar la región alrededor del agujero negro y el chorro al mismo tiempo«, agrega Jae-Young Kim de la Universidad Nacional Kyungpook en Corea del Sur y el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania.
La imagen se obtuvo con el GMVA, ALMA y el GLT, formando una red de radiotelescopios en todo el mundo trabajando juntos como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Una red tan grande puede discernir detalles muy pequeños en la región alrededor del agujero negro de M87.
La nueva imagen muestra el chorro emergiendo cerca del agujero negro, así como lo que los científicos llaman la sombra del agujero negro. A medida que la materia orbita el agujero negro, se calienta y emite luz. El agujero negro se dobla y captura parte de esta luz, creando una estructura en forma de anillo alrededor del agujero negro visto desde la Tierra. La oscuridad en el centro del anillo es la sombra del agujero negro, que fue fotografiada por primera vez por el Event Horizon Telescope (EHT) en 2017. Tanto esta nueva imagen como la del EHT combinan datos tomados con varios radiotelescopios en todo el mundo, pero la imagen publicada hoy muestra la luz de radio emitida a una longitud de onda más larga que la del EHT: 3,5 mm en lugar de 1,3 mm. «En esta longitud de onda, podemos ver cómo el chorro emerge del anillo de emisión alrededor del agujero negro supermasivo central, «, dice Thomas Krichbaum del Instituto Max Planck de Radioastronomía.
El tamaño del anillo observado por la red de GMVA es aproximadamente un 50% mayor en comparación con la imagen del Event Horizon Telescope. «Para entender el origen físico del anillo más grande y grueso, tuvimos que usar simulaciones por computadora para probar diferentes escenarios», explica Keiichi Asada de la Academia Sinica en Taiwán. Los resultados sugieren que la nueva imagen revela más material que está cayendo hacia el agujero negro de lo que se podría observar con el EHT.
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