MADRID, 16 Sep. (EUROPA PRESS) -
Nuevas imágenes detalladas del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87 revelan un entorno dinámico con patrones de polarización cambiantes cerca del agujero negro.
Por primera vez en datos de la colaboración de observatorios mundial EHT (Telescopio de Horizonte de Sucesos), los científicos también han detectado señales de emisión en chorro cerca de la base del chorro que emerge del entorno cercano del agujero negro. Estas nuevas observaciones, publicadas en Astronomy & Astrophysics, ofrecen una nueva perspectiva sobre el comportamiento de la materia y la energía en los entornos extremos que rodean a los agujeros negros.
Ubicado a unos 55 millones de años luz de la Tierra, M87 alberga un agujero negro supermasivo con una masa seis mil millones de veces mayor que la del Sol. El EHT, una red global de radiotelescopios que actúa como un observatorio del tamaño de la Tierra, capturó por primera vez la icónica imagen de la sombra del agujero negro de M87 en 2019, añadiendo mapas de polarización en 2021.
En astronomía, la polarización se refiere a la alineación de las ondas de luz, que proporciona información sobre la estructura y la intensidad de los campos magnéticos en el espacio. En el caso de galaxias activas, como M87, los campos magnéticos desempeñan un papel crucial. Según las teorías actuales, están anclados en el plasma de la materia que orbita el agujero negro en un disco, donde se enroscan formando torres magnéticas que liberan enormes fuerzas.
La energía magnética contenida es capaz de acelerar la materia a lo largo de chorros estabilizados por los campos magnéticos retorcidos a velocidades cercanas a la de la luz. Y estos chorros, que se originan en una región extremadamente compacta alrededor del agujero negro, afectan a toda la galaxia, que es de millones a miles de millones de veces más grande: "Chorros como el de M87 estrella desempeñan un papel clave en la evolución de sus galaxias anfitrionas. Al regular la formación estelar y distribuir energía a grandes distancias, afectan el ciclo de vida de la materia a escala cósmica", explica Eduardo Ros, del MPIfR.
Sin embargo, se necesitan observaciones más detalladas para esclarecer con exactitud cómo se forman estos chorros en el entorno dinámico de los agujeros negros. Los datos publicados ahora suponen una importante contribución en este sentido. A diferencia de una sola instantánea, proporcionan una serie de imágenes que capturan por primera vez cómo cambió el entorno magnetizado dinámico de M87 estrella en 2017, 2018 y 2021.
ENTORNO TURBULENTO Y EN EVOLUCIÓN
Entre 2017 y 2021, el patrón de polarización cambió de dirección inesperadamente. En 2017, los campos magnéticos parecieron girar en una dirección; para 2018, se habían estabilizado, y en 2021, se invirtieron, girando en sentido contrario. Estos cambios podrían deberse tanto a la propia estructura magnética del agujero negro como a la materia interpuesta que distorsiona la polarización de la luz en su viaje hacia la Tierra.
En conjunto, estas variaciones apuntan a un entorno turbulento y en evolución, en el que los campos magnéticos desempeñan un papel crucial a la hora de dirigir la caída de la materia en el agujero negro y la dirección de la energía hacia el chorro que se extiende hacia el exterior. Este sorprendente comportamiento desafía los modelos existentes y subraya cuánto queda por comprender sobre los procesos cerca del horizonte de sucesos.
"Lo notable es que, si bien el tamaño del anillo se ha mantenido constante a lo largo de los años, lo que confirma la sombra del agujero negro predicha por la teoría de Einstein, el patrón de polarización cambia significativamente", afirma en un comunicado Paul Tiede, astrónomo del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian. "Esto nos indica que el plasma magnetizado que se arremolina cerca del horizonte de sucesos no es nada estático; es dinámico y complejo, lo que pone al límite nuestros modelos teóricos".
DOS NUEVOS TELESCOPIOS
De manera crucial, las observaciones del EHT de 2021 incluyeron dos nuevos telescopios -Kitt Peak en Arizona y NOEMA en Francia- que mejoraron la sensibilidad y la claridad de las imágenes del conjunto. Esto permitió a los científicos restringir, por primera vez con el EHT, la dirección de emisión de la base del chorro relativista de M87: un haz estrecho de partículas energéticas que emerge del entorno del agujero negro a una velocidad cercana a la de la luz. Las mejoras en el rendimiento técnico del Telescopio de Groenlandia y el Telescopio James Clerk Maxwell han mejorado aún más la calidad de los datos en 2021.
"La calibración mejorada ha dado lugar a un aumento notable en la calidad de los datos y el rendimiento del conjunto, con nuevas líneas de base cortas -entre NOEMA y los telescopios IRAM de 30 m, y entre Kitt Peak y SMT-, que proporcionan las primeras restricciones sobre la emisión de la base del chorro débil", afirma Sebastiano von Fellenberg, de la Universidad de Toronto, excientífico del MPIfR, quien se centró en la calibración del proyecto. "Este aumento en la sensibilidad también mejora nuestra capacidad para detectar señales de polarización sutiles".