Hace un año, Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration publicó la primera imagen de un agujero negro en la radio galaxia cercana M 87. Ahora la colaboración ha extraído nueva información de los datos de EHT en el distante cuásar 3C 279:observaron el detalle más fino jamás visto en un chorro producido por un agujero negro supermasivo. Nuevos análisis, dirigido por Jae-Young Kim del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn, permitió a la colaboración rastrear el avión hasta su punto de lanzamiento, cerca de donde surge la radiación violentamente variable de todo el espectro electromagnético.

Los resultados se publican en el próximo número de Astronomía y Astrofísica el 7 de abril 2020.

La colaboración EHT continúa extrayendo información de los datos innovadores recopilados en su campaña global en abril de 2017. Un objetivo de las observaciones fue una galaxia a 5 mil millones de años luz de distancia en la constelación de Virgo que los científicos clasifican como un cuásar debido a una fuente ultra luminosa de la energía en su centro brilla y parpadea cuando el gas cae en un agujero negro gigante. El objetivo, 3C 279, contiene un agujero negro aproximadamente mil millones de veces más masivo que nuestro Sol. Chorros gemelos de plasma en forma de mangueras de fuego surgen del agujero negro y del sistema de discos a velocidades cercanas a la velocidad de la luz:una consecuencia de las enormes fuerzas desatadas a medida que la materia desciende a la inmensa gravedad del agujero negro.

Para capturar la nueva imagen, el EHT utiliza una técnica llamada interferometría de línea de base muy larga (VLBI), que sincroniza y enlaza antenas parabólicas de todo el mundo. Al combinar esta red para formar un enorme telescopio virtual del tamaño de la Tierra, el EHT puede resolver objetos tan pequeños como 20 microsegundos de arco en el cielo, el equivalente a que alguien en la Tierra identifique una naranja en la Luna. Los datos registrados en todos los sitios de EHT en todo el mundo se transportan a supercomputadoras especiales en MPIfR y en el Observatorio Haystack del MIT. donde se combinan. Luego, un equipo de expertos calibra y analiza cuidadosamente el conjunto de datos combinados, que luego permite a los científicos de EHT producir imágenes con el mayor detalle posible de la superficie de la Tierra.

Para 3C 279, el EHT puede medir características más finas que un año luz de ancho, permitiendo a los astrónomos seguir el chorro hasta el disco de acreción y ver el chorro y el disco en acción. Los datos recientemente analizados muestran que el chorro normalmente recto tiene una forma torcida inesperada en su base y, revelando características perpendiculares al chorro que podrían interpretarse como los polos del disco de acreción donde se expulsan los chorros. Los finos detalles de las imágenes cambian durante días consecutivos, posiblemente debido a la rotación del disco de acreción, y trituración y caída de material, fenómenos esperados de simulaciones numéricas pero nunca antes observados.

Jae-Young Kim, investigador del MPIfR y autor principal del artículo, se muestra entusiasmado y al mismo tiempo desconcertado:"Sabíamos que cada vez que abres una nueva ventana al Universo puedes encontrar algo nuevo. Aquí, donde esperábamos encontrar la región donde se forma el chorro yendo a la imagen más nítida posible, encontramos una especie de estructura perpendicular. Esto es como encontrar una forma muy diferente abriendo la muñeca Matryoshka más pequeña ".

Avery Broderick, un astrofísico que trabaja en el Perimeter Institute, explica "Para 3C 279, la combinación de la resolución transformadora del EHT y las nuevas herramientas computacionales para interpretar sus datos ha resultado reveladora. Lo que era un único "núcleo" de radio ahora se divide en dos complejos independientes. Y se mueven, incluso en escalas tan pequeñas como meses luz, ¡el chorro de 3C 279 avanza hacia nosotros a más del 99,5% de la velocidad de la luz! "

Debido a este movimiento rápido, el chorro en 3C 279 parece moverse a unas 20 veces la velocidad de la luz. "Esta extraordinaria ilusión óptica surge porque el material corre hacia nosotros, persiguiendo la misma luz que está emitiendo y haciendo que parezca que se mueve más rápido de lo que es, "aclara Dom Pesce, becario postdoctoral en el Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian (CfA). La geometría inesperada sugiere la presencia de golpes o inestabilidades en una curva, chorro giratorio, lo que también podría explicar la emisión a altas energías como los rayos gamma.

Anton Zensus, Director del MPIfR y presidente del Consejo de Colaboración de EHT, destaca el logro como un esfuerzo global:"El año pasado pudimos presentar la primera imagen de la sombra de un agujero negro. Ahora vemos cambios inesperados en la forma del chorro en 3C 279, y aún no hemos terminado. Como dijimos el año pasado:esto es solo el comienzo ".

"La matriz EHT siempre está mejorando, "explica Shep Doeleman del CfA, Director Fundador de EHT. "Estos nuevos resultados de cuásares demuestran que las capacidades únicas de EHT pueden abordar una amplia gama de preguntas científicas, que solo crecerá a medida que continuemos agregando nuevos telescopios a la matriz. Nuestro equipo está trabajando ahora en una matriz EHT de próxima generación que agudizará enormemente el enfoque en los agujeros negros y nos permitirá hacer las primeras películas de agujeros negros ".

Las oportunidades para realizar campañas de observación de EHT ocurren una vez al año a principios de la primavera del norte, pero la campaña de marzo / abril de 2020 tuvo que cancelarse en respuesta al brote global de CoViD-19. Al anunciar la cancelación, Michael Hecht, astrónomo del MIT / Observatorio Haystack y subdirector del proyecto EHT, concluyó que:"Ahora dedicaremos toda nuestra concentración a la finalización de las publicaciones científicas de los datos de 2017 y nos sumergiremos en el análisis de los datos obtenidos con la matriz EHT mejorada en 2018. Esperamos observaciones con la matriz EHT ampliada a once observatorios en la primavera de 2021 ".