La colaboración del Event Horizon Telescope (EHT), quien produjo la primera imagen de un agujero negro publicada en 2019, tiene hoy una nueva vista del objeto masivo en el centro de la galaxia Messier 87 (M87):cómo se ve en luz polarizada. Esta es la primera vez que los astrónomos han podido medir la polarización, una firma de campos magnéticos, tan cerca del borde de un agujero negro. Esta imagen muestra la vista polarizada del agujero negro en M87. Las líneas marcan la orientación de la polarización, que está relacionado con el campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro. Crédito:Colaboración EHT
La colaboración del Event Horizon Telescope (EHT), que produjo la primera imagen de un agujero negro, ha revelado hoy una nueva vista del objeto masivo en el centro de la galaxia Messier 87 (M87):cómo se ve en luz polarizada. Esta es la primera vez que los astrónomos han podido medir la polarización, una firma de campos magnéticos, tan cerca del borde de un agujero negro. Las observaciones son clave para explicar cómo la galaxia M87, ubicado a 55 millones de años luz de distancia, es capaz de lanzar chorros de energía desde su núcleo.
"Ahora estamos viendo la siguiente evidencia crucial 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, "dice Monika Moscibrodzka, Coordinador del Grupo de Trabajo de Polarimetría EHT y Profesor Asistente en la Universidad de Radboud en Holanda.
El 10 de abril de 2019, los científicos publicaron la primera imagen de un agujero negro, revelando 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. 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, que no era posible antes, "explica Iván Martí-Vidal, también coordinador del Grupo de Trabajo de Polarimetría EHT e investigador destacado GenT de la Universidad de Valencia, España. Él dice, "Revelar esta nueva imagen de luz polarizada requirió años de trabajo debido a las complejas técnicas involucradas en la obtención y análisis de los datos".
La luz se polariza cuando atraviesa ciertos filtros, como las lentes de las gafas de sol polarizadas, o cuando se emite en regiones cálidas del espacio donde hay campos magnéticos. De la misma manera que las gafas de sol polarizadas mejoran la visión al reducir los reflejos y el deslumbramiento de las superficies brillantes, Los astrónomos pueden agudizar su visión de la región alrededor del agujero negro al observar cómo se polariza la luz que se origina en él. Específicamente, La polarización permite a los astrónomos mapear las líneas del campo magnético presentes en el borde interior del agujero negro.
Esta imagen compuesta muestra tres vistas de la región central de la galaxia Messier 87 (M87) en luz polarizada y una vista, en la longitud de onda visible, tomada con el telescopio espacial Hubble. La galaxia tiene un agujero negro supermasivo en su centro y es famosa por sus chorros, que se extienden mucho más allá de la galaxia. La imagen del Hubble en la parte superior captura una parte del chorro de unos 6000 años luz de tamaño. Una de las imágenes de luz polarizada, obtenido con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), con sede en Chile, en el que ESO es socio, muestra parte del chorro en luz polarizada. Esta imagen captura la parte del jet, con un tamaño de 6000 años luz, más cerca del centro de la galaxia. Las otras imágenes de luz polarizada se acercan más al agujero negro supermasivo:la vista central cubre una región de aproximadamente un año luz de tamaño y se obtuvo con el Very Long Baseline Array (VLBA) del Observatorio Nacional de Radioastronomía en los EE. UU. La vista más ampliada se obtuvo conectando ocho telescopios de todo el mundo para crear un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. el Event Horizon Telescope o EHT. Esto permite a los astrónomos ver muy cerca del agujero negro supermasivo, en la región donde se lanzan los jets. Las líneas marcan la orientación de la polarización, que está relacionado con el campo magnético en las regiones fotografiadas. Los datos de ALMA proporcionan una descripción de la estructura del campo magnético a lo largo del chorro. Por lo tanto, la información combinada de EHT y ALMA permite a los astrónomos investigar el papel de los campos magnéticos desde la vecindad del horizonte de eventos (como se probó con el EHT en escalas de días luz) hasta mucho más allá de la galaxia M87 a lo largo de sus poderosos chorros (como se probó con ALMA en escalas de miles de años luz). Los valores en GHz se refieren a las frecuencias de luz a las que se realizaron las diferentes observaciones. Las líneas horizontales muestran la escala (en años luz) de cada una de las imágenes individuales. Crédito:Colaboración EHT; ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Goddi y col .; NASA, ESA y el Hubble Heritage Team (STScI / AURA); VLBA (NRAO), Kravchenko et al .; J. C. Algaba, I. Martí-Vidal
"Las imágenes polarizadas recientemente publicadas son clave para comprender cómo el campo magnético permite que el agujero negro 'coma' materia y lance poderosos chorros, "dice Andrew Chael, miembro de la colaboración de EHT, becario del Hubble de la NASA en el Centro de Ciencias Teóricas de Princeton y la Iniciativa de Gravedad de Princeton en los EE. UU.
Los brillantes chorros de energía y materia que emergen del núcleo de M87 y se extienden al menos 5, 000 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. algunas de las partículas circundantes escapan momentos antes de ser capturadas y son expulsadas al espacio en forma de chorros.
Los astrónomos se han basado en modelos de comportamiento de la materia cerca del agujero negro para comprender mejor este proceso. Pero todavía no saben exactamente cómo se lanzan chorros más grandes que la propia galaxia desde su región central. que es comparable en tamaño al sistema solar, ni como exactamente, la materia cae en el agujero negro. Con la nueva imagen EHT del agujero negro y su sombra en luz polarizada, Los astrónomos lograron por primera vez mirar en la región justo afuera del agujero negro donde está sucediendo esta interacción entre la materia que fluye hacia adentro y la expulsión.
Las observaciones proporcionan nueva información sobre la estructura de los campos magnéticos justo fuera 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 eventos.
"Las observaciones sugieren que los campos magnéticos en el borde del agujero negro son lo suficientemente fuertes como para hacer retroceder el gas caliente y ayudarlo a resistir el tirón de la gravedad. Solo el gas que se desliza a través del campo puede girar en espiral hacia el horizonte de eventos, "explica Jason Dexter, profesor asistente en la Universidad de Colorado Boulder, NOSOTROS, y coordinador del Grupo de Trabajo de Teoría EHT.
Para observar el corazón de la galaxia M87, la colaboración vinculó ocho telescopios en todo el mundo, incluido el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, con sede en el norte de Chile, y el Atacama Pathfinder EXperiment, en el que el Observatorio Europeo Austral (ESO) es socio, 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.
"Con ALMA y APEX, que a través de su ubicación sur mejoran la calidad de la imagen al agregar una extensión geográfica a la red EHT, Los científicos europeos pudieron desempeñar un papel central en la investigación, "dice Ciska Kemper, Científico del Programa Europeo ALMA en ESO. "Con sus 66 antenas, ALMA domina la colección general de señales en luz polarizada, mientras que APEX ha sido fundamental para la calibración de la imagen ".
"Los datos de ALMA también fueron cruciales para calibrar, imagen e interpretación de las observaciones EHT, proporcionando estrictas restricciones en los modelos teóricos que explican cómo se comporta la materia cerca del horizonte de eventos del agujero negro, "añade Ciriaco Goddi, científico de la Universidad de Radboud y del Observatorio de Leiden, Los países bajos, quien dirigió un estudio complementario que se basó únicamente en las observaciones de ALMA.
La configuración del EHT permitió al equipo observar directamente la sombra del agujero negro y el anillo de luz a su alrededor. La nueva imagen de luz polarizada muestra claramente que el anillo está magnetizado. Los resultados se publican hoy en dos artículos separados en Cartas de revistas astrofísicas por la colaboración EHT. La investigación involucró a más de 300 investigadores de múltiples organizaciones y universidades de todo el mundo.
"El EHT está avanzando rápidamente, con mejoras tecnológicas en la red y la incorporación de nuevos observatorios. Esperamos que las futuras observaciones de EHT revelen con mayor precisión la estructura del campo magnético alrededor del agujero negro y nos brinden más información sobre la física del gas caliente en esta región. "concluye Jongho Park, miembro de la colaboración de EHT, miembro de la Asociación de Observatorios del Núcleo de Asia Oriental en el Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica en Taipei.
Esta investigación fue presentada en dos artículos por la colaboración EHT publicados hoy en The Cartas de revistas astrofísicas :"Resultados VII del primer telescopio de horizonte de eventos M87:Polarización del anillo" (DOI:10.3847 / 2041-8213 / abe71d) y "Resultados VIII del primer telescopio de horizonte de eventos M87:Estructura del campo magnético cerca del horizonte de eventos" (DOI:10.3847 / 2041 -8213 / abe4de). La investigación complementaria se presenta en el documento "Propiedades polarimétricas de los objetivos del Event Horizon Telescope de ALMA" (DOI:10.3847 / 2041-8213 / abee6a) de Goddi. Martí-Vidal, Messias, y la colaboración EHT, que ha sido aceptado para su publicación en The Cartas de revistas astrofísicas .
