En abril de 2019, Los científicos publicaron la primera imagen de un agujero negro en la galaxia M87 utilizando el Event Horizon Telescope (EHT). Sin embargo, Ese notable logro fue solo el comienzo de la historia científica que se contará.

Los datos de 19 observatorios publicados hoy prometen brindar una visión incomparable de este agujero negro y el sistema que alimenta. y para mejorar las pruebas de la Teoría de la Relatividad General de Einstein.

"Sabíamos que la primera imagen directa de un agujero negro sería revolucionaria, "dice Kazuhiro Hada del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, coautor de un nuevo estudio publicado en Las cartas del diario astrofísico que describe el gran conjunto de datos. "Pero para aprovechar al máximo esta extraordinaria imagen, necesitamos saber todo lo que podamos sobre el comportamiento del agujero negro en ese momento mediante la observación de todo el espectro electromagnético ".

La inmensa atracción gravitacional de un agujero negro supermasivo puede impulsar chorros de partículas que viajan casi a la velocidad de la luz a través de grandes distancias. Los chorros de M87 producen luz que abarca todo el espectro electromagnético, desde ondas de radio hasta luz visible y rayos gamma. Este patrón es diferente para cada agujero negro. La identificación de este patrón brinda información crucial sobre las propiedades de un agujero negro, por ejemplo, su producción de rotación y energía, pero es un desafío porque el patrón cambia con el tiempo.

Los científicos compensaron esta variabilidad coordinando observaciones con muchos de los telescopios más poderosos del mundo en tierra y en el espacio. recogiendo luz de todo el espectro. Estas observaciones de 2017 fueron la campaña de observación simultánea más grande jamás realizada en un agujero negro supermasivo con chorros.

Tres observatorios gestionados por el Centro de Astrofísica | Harvard &Smithsonian participaron en la campaña histórica:la matriz submilimétrica (SMA) en Hilo, Hawai; el Observatorio espacial de rayos X Chandra; y el Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) en el sur de Arizona.

Comenzando con la ahora icónica imagen del EHT del M87, un nuevo video lleva a los espectadores en un viaje a través de los datos de cada telescopio. Cada cuadro consecutivo muestra datos en muchos factores de diez en escala, tanto de longitudes de onda de luz como de tamaño físico.

La secuencia comienza con la imagen de abril de 2019 del agujero negro. Luego se mueve a través de imágenes de otras matrices de radiotelescopios de todo el mundo (SMA), moviéndose hacia afuera en el campo de visión durante cada paso. Próximo, la vista cambia a telescopios que detectan luz visible, luz ultravioleta, y rayos X (Chandra). La pantalla se divide para mostrar cómo estas imágenes, que cubren la misma cantidad de cielo al mismo tiempo, comparar entre sí. La secuencia termina mostrando qué telescopios de rayos gamma en el suelo (VERITAS), y Fermi en el espacio, detectar de este agujero negro y su chorro.

Cada telescopio ofrece información diferente sobre el comportamiento y el impacto del agujero negro de 6.500 millones de masas solares en el centro de M87, que se encuentra a unos 55 millones de años luz de la Tierra.

"Hay varios grupos ansiosos por ver si sus modelos concuerdan con estas ricas observaciones, y estamos emocionados de ver que toda la comunidad usa este conjunto de datos públicos para ayudarnos a comprender mejor los vínculos profundos entre los agujeros negros y sus chorros, "dice el coautor Daryl Haggard de la Universidad McGill en Montreal, Canadá.

Los datos fueron recopilados por un equipo de 760 científicos e ingenieros de casi 200 instituciones, que abarca 32 países o regiones, y el uso de observatorios financiados por agencias e instituciones de todo el mundo. Las observaciones se concentraron desde finales de marzo hasta mediados de abril de 2017.

"Este increíble conjunto de observaciones incluye muchos de los mejores telescopios del mundo, "dice el coautor Juan Carlos Algaba de la Universidad de Malaya en Kuala Lumpur, Malasia. "Este es un maravilloso ejemplo de astrónomos de todo el mundo trabajando juntos en la búsqueda de la ciencia".

Los primeros resultados muestran que la intensidad de la luz producida por el material alrededor del agujero negro supermasivo de M87 fue la más baja jamás observada. Esto produjo las condiciones ideales para ver la 'sombra' del agujero negro, además de poder aislar la luz de las regiones cercanas al horizonte de sucesos de esas decenas de miles de años luz de distancia del agujero negro.

La combinación de datos de estos telescopios, y observaciones actuales (y futuras) de EHT, permitirá a los científicos llevar a cabo importantes líneas de investigación en algunos de los campos de estudio más importantes y desafiantes de la astrofísica. Por ejemplo, Los científicos planean utilizar estos datos para mejorar las pruebas de la teoría de la relatividad general de Einstein. En la actualidad, incertidumbres sobre el material que gira alrededor del agujero negro y se dispara en chorros, en particular las propiedades que determinan la luz emitida, representan un obstáculo importante para estas pruebas de relatividad general.

Una pregunta relacionada que se aborda en el estudio de hoy se refiere al origen de las partículas energéticas llamadas "rayos cósmicos, "que bombardean continuamente la Tierra desde el espacio exterior. Sus energías pueden ser un millón de veces superiores a las que se pueden producir en el acelerador más potente de la Tierra, el Gran Colisionador de Hadrones. Los enormes chorros lanzados desde agujeros negros, como los que se muestran en las imágenes de hoy, se cree que son la fuente más probable de rayos cósmicos de mayor energía, pero hay muchas preguntas sobre los detalles, incluidas las ubicaciones precisas donde las partículas se aceleran. Debido a que los rayos cósmicos producen luz a través de sus colisiones, los rayos gamma de mayor energía pueden señalar esta ubicación, y el nuevo estudio indica que es probable que estos rayos gamma no se produzcan cerca del horizonte de eventos, al menos no en 2017. Una clave para resolver este debate será la comparación con las observaciones de 2018, y los nuevos datos que se están recopilando esta semana.

"Comprender la aceleración de partículas es realmente fundamental para comprender tanto la imagen EHT como los chorros, en todos sus 'colores', "Dice el coautor Sera Markoff de la Universidad de Amsterdam." Estos chorros logran transportar la energía liberada por el agujero negro a escalas más grandes que la galaxia anfitriona, como un enorme cable de alimentación. Nuestros resultados nos ayudarán a calcular la cantidad de energía transportada, y el efecto que tienen los chorros del agujero negro en su entorno ".

El lanzamiento de este nuevo tesoro de datos coincide con la ejecución de observación del EHT en 2021, que aprovecha una variedad mundial de platos de radio, la primera desde 2018. La campaña del año pasado se canceló debido a la pandemia de COVID-19, y el año anterior se suspendió por problemas técnicos imprevistos. Esta misma semana por seis noches, Los astrónomos de EHT están apuntando a varios agujeros negros supermasivos:el de M87 nuevamente, el de nuestra galaxia llamado Sagitario A *, y varios agujeros negros más distantes. En comparación con 2017, la matriz se ha mejorado agregando tres radiotelescopios más:el Telescopio de Groenlandia, el telescopio Kitt Peak de 12 metros en Arizona, y el NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) en Francia.

"Con la publicación de estos datos, combinado con la reanudación de la observación y un EHT mejorado, sabemos que hay muchos resultados nuevos e interesantes en el horizonte, "dice el coautor Mislav Balokovic de la Universidad de Yale.

"Estoy muy emocionado de ver que se publican estos resultados, junto con mis compañeros que trabajan en el SMA, algunos de los cuales participaron directamente en la recopilación de algunos de los datos para esta vista espectacular en M87, "dice el coautor Garrett Keating, un científico del proyecto Submillimeter Array. "Y con los resultados de Sagitario A *, el enorme agujero negro en el centro de la Vía Láctea, que saldrá pronto, y la reanudación de la observación de este año, Esperamos obtener resultados aún más sorprendentes con el EHT en los próximos años ".