Los científicos han determinado las propiedades de los chorros ionizados de materia expulsados ​​por agujeros negros supermasivos en núcleos galácticos activos. Analizaron discrepancias inesperadas entre los datos de observaciones de alta precisión realizadas por una red internacional de radiotelescopios y los de Gaia, un observatorio espacial de la Agencia Espacial Europea equipado con telescopios ópticos.

Yuri Kovalev, quien dirige el Laboratorio de Astrofísica Relativista del MIPT y un laboratorio en el Instituto de Física Lebedev (LPI) de la Academia de Ciencias de Rusia, dice, "Al comparar los datos de interferómetros de radio y telescopios ópticos, podemos obtener información sobre los chorros calientes y los discos de acreción que rodean los agujeros negros en el centro de las galaxias en la parte visible del espectro. Ahora hemos obtenido una mejor comprensión de cuál es su estructura y qué procesos ocurren dentro de ellos ".

Yuri Kovalev y Leonid Petrov de MIPT y LPI colaboraron en un artículo de investigación publicado en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society analizando las coordenadas de núcleos activos de galaxias remotas obtenidas de forma independiente por interferometría de línea de base muy larga (VLBI) y Gaia.

En 2013, Gaia se lanzó con el objetivo de catalogar las coordenadas y velocidades precisas de mil millones de estrellas en nuestra galaxia. Hipparcos, su predecesor, recopiló datos sobre las posiciones de alrededor de 1 millón de estrellas con una precisión máxima de 1 milisegundo de arco. En el futuro cercano, la precisión de Gaia alcanzará los 24 microsegundos de arco. Además de las estrellas de nuestra propia galaxia, este telescopio puede observar objetos fuera de la Vía Láctea.

Por ahora, Gaia ha catalogado más de mil millones de objetos. Mas de 10, 000 de estos son núcleos galácticos activos extremadamente brillantes llamados quásares. Estos tienen discos de acreción de materia que caen sobre un agujero negro supermasivo que, Sucesivamente, expulsa haces extendidos de materia llamados chorros. A medida que la materia cae sobre el agujero negro, se calienta a temperaturas tan extremas que emite radiación en casi todo el espectro electromagnético.

Para estudiar tales objetos, los investigadores utilizan VLBI. Implica el uso de múltiples radiotelescopios colocados lejos unos de otros pero que funcionan como un sistema integrado. Esta técnica supera la resolución angular alcanzada por los telescopios ópticos en varios cientos de veces. Esto es lo que hizo que las señales de radio fueran tan útiles para resolver la estructura de los chorros expulsados ​​por los quásares.

"Pero hay cosas que no se pueden ver en el espectro de radio, "dice Leonid Petrov." Por lo tanto, por ejemplo, un disco de acreción alrededor de un agujero negro supermasivo emite principalmente luz visible y ultravioleta. Así que decidimos combinar los datos de dos fuentes ".

A diferencia del telescopio espacial Hubble o instrumentos similares, Gaia no lo hace, por sí mismo, producir una imagen. En lugar de, registra las coordenadas del centro de luminosidad de un objeto celeste. Junto con el estudiante de MIPT Alexander Plavin, Kovalev y Petrov compararon los datos sobre las coordenadas de los cuásares obtenidos por Gaia y VLBI. Descubrieron que para aproximadamente el 6 por ciento de los objetos, las posiciones no coincidían muy bien. Generalmente, la posición de un objeto proporcionado por Gaia se cambió en la dirección de los chorros.

"Ahora podemos usar los datos sobre la salida de radiación variable y la posición de los cuásares proporcionados por la interferometría de radio y Gaia para recrear y estudiar la estructura de cientos de cuásares muy remotos a escala de parsecs, milésimas de segundo de arco. Esta precisión es superior a lo que es posible con los telescopios ópticos ordinarios e incluso con el Hubble, ", dice Kovalev. Añade que el análisis de datos reveló la existencia de chorros brillantes que emiten luz visible en muchos quásares a escalas angulares tan finas que ni siquiera el telescopio espacial Hubble puede detectarlos. Para ver una estructura de este tipo directamente, se necesitaría un telescopio espacial con un espejo del tamaño de un estadio. Los científicos sugirieron un método para revelar esta estructura indirectamente mediante la combinación de los datos de los telescopios existentes.

La investigación de las variaciones en las posiciones de la fuente y el brillo ayudará a los investigadores a determinar qué causa las llamaradas brillantes en los núcleos galácticos activos. Esto mejorará la comprensión de la física de los discos de acreción y los agujeros negros supermasivos.

Incluso hay un aspecto práctico en este descubrimiento:las observaciones de cuásares basadas en VLBI se utilizan en la navegación para establecer un marco de referencia celeste. Esto es necesario para rastrear el movimiento de continentes y sistemas operativos de posicionamiento, incluyendo GPS y GLONASS. La comparación de los datos proporcionados por el VLBI y el telescopio espacial Gaia indica la presencia de una cierta "fluctuación" de posición de la fuente en el rango óptico. Como consecuencia, Se requiere precaución al utilizar las coordenadas de núcleos galácticos activos obtenidas por observaciones ópticas para la navegación.