Nuevas imágenes de un agujero negro revelan un anillo brillante y esponjoso y una alta

May 13, 2024

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En 2017, los astrónomos capturaron la primera imagen de un agujero negro coordinando antenas parabólicas de todo el mundo para que actuaran como un único telescopio del tamaño de un planeta. La red sincronizada, conocida colectivamente como Event Horizon Telescope (EHT), se centró en M87*, el agujero negro en el centro de la cercana galaxia Messier 87. La resolución enfocada por láser del telescopio reveló un anillo brillante muy delgado alrededor de un centro oscuro, lo que representa la primera imagen visual de la sombra de un agujero negro.

Ahora los astrónomos han reenfocado su visión para capturar una nueva capa de M87*. El equipo, que incluye científicos del Observatorio Haystack del MIT, ha aprovechado otra red global de observatorios, el Global Millimeter VLBI Array (GMVA), para capturar una vista más alejada del agujero negro.

Las nuevas imágenes, tomadas un año después de las observaciones iniciales del EHT, revelan un anillo más grueso y esponjoso que es un 50 por ciento más grande que el anillo que se informó por primera vez. Este anillo más grande es un reflejo de la resolución del conjunto de telescopios, que fue ajustado para captar más plasma brillante y súper caliente que rodea el agujero negro.

Por primera vez, los científicos pudieron ver que parte del anillo del agujero negro consiste en plasma de un disco de acreción circundante: un panqueque giratorio de electrones candentes que el equipo estima se calienta a miles de millones de grados Celsius a medida que el plasma fluye hacia el agujero negro. agujero negro a una velocidad cercana a la de la luz.

Las imágenes también revelan plasma saliendo del anillo central, que los científicos creen que es parte de un chorro relativista que sale disparado del agujero negro. Los científicos rastrearon estas emisiones hasta el agujero negro y observaron por primera vez que la base del chorro parece conectarse al anillo central.

"Esta es la primera imagen en la que podemos precisar dónde está el anillo, en relación con el potente chorro que escapa del agujero negro central", dice Kazunori Akiyama, científico investigador del Observatorio Haystack del MIT, quien desarrolló el software de imágenes utilizado. para visualizar el agujero negro. "Ahora podemos empezar a abordar cuestiones como cómo es capturada la materia por un agujero negro y cómo a veces logra escapar".

Akiyama forma parte de un equipo internacional de astrónomos que presentan las nuevas imágenes, junto con su análisis, en un artículo publicado hoy en Nature.

Un ojo expandido

Para capturar imágenes de M87*, los astrónomos utilizaron una técnica de radioastronomía conocida como interferometría de línea de base muy larga o VLBI. Cuando una señal de radio pasa por la Tierra, como la proveniente de las emisiones de plasma de un agujero negro, las antenas parabólicas de todo el mundo pueden captar la señal. Luego, los científicos pueden determinar el momento en que cada plato registra la señal y la distancia entre platos, y combinar esta información de una manera análoga a la señal vista por un telescopio muy grande a escala planetaria.

Cuando cada radiotelescopio se marca en una frecuencia específica, el conjunto en su conjunto puede centrarse en una característica particular de la señal de radio. La red del EHT estaba sintonizada a 1,3 milímetros, una resolución equivalente a ver un grano de arroz en California, desde Massachusetts. Con esta resolución, los astrónomos pudieron ver más allá de la mayor parte del plasma que rodea a M87* y obtener imágenes del anillo más delgado, acentuando así la sombra del agujero negro.

Por el contrario, la red GMVA funciona con una longitud de onda ligeramente más larga, de 3 milímetros, lo que le confiere una resolución angular ligeramente inferior. Con este enfoque, la matriz podría representar una semilla de calabaza, en lugar de un grano de arroz. La red en sí consta de alrededor de una docena de radiotelescopios repartidos por Estados Unidos y Europa, en su mayoría ubicados a lo largo del eje este-oeste de la Tierra. Para crear un telescopio verdaderamente del tamaño de un planeta capaz de capturar una señal de radio lejana de M87*, los astrónomos tuvieron que expandir el “ojo” del conjunto hacia el norte y el sur.

Para ello, el equipo involucró dos radioobservatorios adicionales: el Telescopio de Groenlandia al norte y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) al sur. ALMA es un conjunto de 66 antenas parabólicas ubicadas en el desierto de Atacama en Chile. Los científicos del MIT Haystack, incluida la científica investigadora principal Lynn Matthews, trabajaron para poner en fase o sincronizar las antenas parabólicas de ALMA para que funcionen como una parte poderosa y esencial de la red GMVA.

"Tener estos dos telescopios [como parte de] el conjunto global dio como resultado un aumento en la resolución angular de un factor de cuatro en la dirección norte-sur", dice Matthews. “Esto mejora enormemente el nivel de detalle que podemos ver. Y en este caso, la consecuencia fue un salto dramático en nuestra comprensión de la física que opera cerca del agujero negro en el centro de la galaxia M87”.

Sintonizando

Los días 14 y 15 de abril de 2018, los astrónomos coordinaron los telescopios de la GMVA, junto con los observatorios de Groenlandia y ALMA, para registrar emisiones de radio en una longitud de onda de 3 milímetros, procedentes de la dirección de la galaxia M87. Luego, los científicos utilizaron varios algoritmos de procesamiento de imágenes, incluido uno desarrollado por Akiyama, para procesar las observaciones del GMVA en imágenes visuales.

Las imágenes resultantes revelan más plasma rodeando el agujero negro, en forma de un anillo más grande y esponjoso. Los astrónomos también pudieron detectar plasma subiendo y saliendo del anillo brillante central.

"Lo interesante es que todavía vemos un área central oscura que encierra el agujero negro, pero también comenzamos a ver un chorro más extendido, que surge de este anillo central", dice Akiyama.

Los astrónomos esperan precisar más propiedades del plasma del agujero negro, como su perfil de temperatura y su composición. Para ello, planean adaptar el EHT y la GMVA a nuevas resoluciones. Al observar M87* en múltiples longitudes de onda, pueden construir una imagen en capas y una comprensión más detallada de los agujeros negros y los chorros que generan.

"Si sucede algo importante en el mundo, es posible sintonizar AM y FM para obtener una 'imagen completa' del evento", dice Geoffrey Crew, un científico investigador de Haystack que trabaja para apoyar a ALMA y el EHT. “Esto no es diferente. Se podría pensar que la imagen del EHT M87* se realizó en FM y que este resultado proviene de AM. Ambos cuentan una historia y juntos son una historia mejor”.

Un equipo internacional de astrónomos, incluidos científicos del MIT, ha capturado nuevas imágenes de un agujero negro en una galaxia cercana, informa Jon Kelvey para Popular Science. "En el futuro, los astrónomos planean observar el agujero negro en otras longitudes de onda para resaltar diferentes partes y capas de su estructura, y comprender mejor cómo estos gigantes cósmicos se forman en el corazón de las galaxias y contribuyen a la evolución galáctica", escribe Kelvey.

El periodista del New York Times, Dennis Overbye, destaca cómo los científicos han capturado una nueva imagen del agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87, brindando visibilidad a las "regiones exteriores más frías del ardiente disco de acreción del agujero negro". El investigador científico Kazunori Akiyama explicó: “Estoy muy emocionado de ver este resultado, porque ahora tenemos una nueva herramienta para capturar lo que rodea al famoso agujero negro del EHT. Podremos filmar cómo la materia cae en un agujero negro y finalmente logra escapar”.

Un equipo de investigadores ha producido una nueva imagen del agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87, informa Isaac Schultz para Gizmodo. “La nueva imagen muestra un anillo de material acretado más grande de lo que indicaban las primeras imágenes del agujero negro. En el centro del anillo está el agujero negro, o su 'sombra', como dicen los científicos, porque no es posible visualizar imágenes del agujero negro en sí”, escribe Schultz.

El investigador científico Kazunori Akiyama habla con la reportera del Guardian Hannah Delvin sobre la primera imagen de un jet lanzado desde el borde de un agujero negro. "Esta es la primera imagen en la que podemos precisar dónde está el anillo, en relación con el potente chorro que escapa del agujero negro central", dice Akiyama. "Ahora podemos empezar a abordar cuestiones como cómo se aceleran y calientan las partículas, y muchos otros misterios alrededor del agujero negro, de forma más profunda".

Los científicos han capturado una nueva imagen de M87*, el agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87, que muestra el “punto de lanzamiento de un colosal chorro de partículas de alta energía que se dispara hacia el espacio”, informa Will Dunham para Reuters. "Esto es lo que los astrónomos y astrofísicos llevan más de medio siglo queriendo ver", explica el investigador Kazunori Akiyama. "Este es el comienzo de una nueva y emocionante era".

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