LA PRIMERA IMAGEN CAPTADA DEL AGUJERO NEGRO DEL CENTRO DE LA GALAXIA

Un equipo internacional de investigadores ha captado la primera imagen histórica de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea. Este resultado constituye una evidencia abrumadora de que el objeto es realmente un agujero negro y aporta valiosas pistas sobre el funcionamiento de estos gigantes que, se cree, residen en el centro de la mayoría de las galaxias. La imagen ha sido obtenida por un equipo de investigación global, la Colaboración del Telescopio del Horizonte de Sucesos (del inglés Event Horizon Telescope, EHT), utilizando observaciones con una red mundial de radiotelescopios, que funciona como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Los resultados del equipo EHT se publican hoy jueves, 12 de mayo, en una edición especial de The Astrophysical Journal Letters.

La imagen representa una visión largamente esperada del enorme objeto que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Investigaciones anteriores habían detectado estrellas girando alrededor de un objeto invisible, compacto y muy masivo en el centro de la Vía Láctea, lo que sugería que este objeto –conocido como Sagitario A* (nombrado Sagitario A estrella o Sgr A*)– es un agujero negro. La imagen que se difunde hoy proporciona la primera evidencia visual directa de ello. 

Aunque no podemos ver el agujero negro en sí, ya que se trata de un objeto totalmente oscuro, el gas brillante que lo rodea muestra una firma reveladora: una región central oscura (llamada sombra) rodeada por una estructura brillante en forma de anillo. Esta nueva visión capta la luz doblada por la poderosa gravedad del agujero negro, que tiene una masa de cuatro millones de veces la del Sol.

“Nos sorprendió lo bien que coincidía el tamaño del anillo con las predicciones de la Teoría de la relatividad general de Einstein", señala el científico principal del proyecto EHT Geoffrey Bower, del Instituto de Astronomía y Astrofísica, Academia Sínica (Taipei). "Estas observaciones sin precedentes han mejorado enormemente nuestra comprensión de lo que sucede en el centro de nuestra galaxia y ofrecen nuevos conocimientos sobre cómo los agujeros negros gigantes interactúan con su entorno”.

Debido a que el agujero negro se halla a unos veintisiete mil años luz de la Tierra, desde nuestra perspectiva su tamaño en el cielo es, aproximadamente, el de una rosquilla en la Luna. Para obtener la imagen, el equipo empleó el poderoso Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), que unió ocho radiotelescopios distribuidos a lo largo de todo el planeta para formar un solo telescopio virtual del tamaño de la Tierra.

El EHT observó Sgr A* varias noches recopilando datos durante numerosas horas seguidas, de forma similar al uso de un tiempo de exposición prolongado en una cámara fotográfica. Entre los radiotelescopios que forman el EHT, la antena IRAM de treinta metros situada en Sierra Nevada (Granada) ha jugado un papel esencial en las observaciones que han permitido obtener la primera imagen del agujero negro en SgrA*.

Este nuevo hito continúa la senda de la colaboración EHT, que en 2019 difundía la primera imagen de un agujero negro, M87*, situada en el centro de la galaxia más lejana: Messier 87.

Los dos agujeros negros se ven notablemente similares, a pesar de que el agujero negro de nuestra galaxia es más de mil veces más pequeño y menos masivo que M87*. "Tenemos dos tipos completamente diferentes de galaxias y dos masas de agujeros negros muy diferentes, pero cerca del borde de estos agujeros negros se ven increíblemente similares –apunta Sera Markoff, copresidente del Consejo Científico del EHT y profesor de astrofísica teórica en la Universidad de Ámsterdam–. Esto nos dice que la Relatividad General gobierna estos objetos de cerca, y cualquier diferencia que veamos a mayor distancia se debe a diferencias en el material que rodea los agujeros negros".

Este resultado fue considerablemente más difícil que el de M87*, a pesar de que Sgr A* se halla mucho más cerca. El científico del EHT Chi-kwan Chan, del Observatorio Steward y del Departamento de Astronomía y del Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Arizona (EE UU), explica: "El gas en las proximidades de los agujeros negros se mueve a la misma velocidad -casi tan rápido como la luz- alrededor de Sgr A* y de M87*. Pero, mientras que el gas tarda entre días y semanas en orbitar alrededor de M87*, más grande, en Sgr A*, mucho más pequeño, completa una órbita en cuestión de minutos. Esto significa que el brillo y el patrón del gas alrededor de Sgr A* cambiaban rápidamente mientras la Colaboración EHT lo observaba: era un poco como intentar tomar una foto clara de un cachorro que persigue rápidamente su cola".
Nuevas herramientas de observación

El equipo tuvo que desarrollar nuevas y sofisticadas herramientas que dieran cuenta del movimiento del gas alrededor de Sgr A*. Mientras que M87* era un objetivo más fácil y estable, en el que casi todas las imágenes se veían igual, ese no era el caso de Sgr A*. La imagen del agujero negro Sgr A* es un promedio de las diferentes imágenes que el equipo extrajo, revelando finalmente el gigante que reside en el centro de nuestra galaxia por primera vez.

El esfuerzo ha sido posible gracias al ingenio del equipo de más de 300 personas de 80 institutos de todo el mundo que forman la colaboración EHT. Además de desarrollar complejas herramientas para superar los retos que ha supuesto obtener la primera imagen de Sgr A*, el equipo trabajó rigurosamente durante cinco años, utilizando supercomputadoras para combinar y analizar sus datos, todo ello mientras compilaban una biblioteca sin precedentes de agujeros negros simulados para comparar con las observaciones.

“Estudios previos, galardonados con el Premio Nobel de Física en 2020, habían demostrado que en el centro de nuestra galaxia reside un objeto extremadamente compacto con una masa cuatro millones de veces mayor que nuestro Sol. Ahora, gracias al EHT, hemos podido obtener la primera confirmación visual de que este objeto es, casi con toda seguridad, un agujero negro con propiedades que concuerdan perfectamente con la Teoría de la Relatividad General de Einstein”, afirma José Luis Gómez, miembro del Consejo Científico del EHT y líder del grupo del EHT en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC). Las investigaciones con el EHT forman parte fundamental del proyecto estratégico Severo Ochoa del IAA-CSIC.

Fuente: CSIC

UN AGUJERO NEGRO QUE CREA ESTRELLAS

Los agujeros negros, siempre vistos como monstruos que atrapan la luz, esta vez nos han sorprendido con la última investigación del Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Un agujero negro en el interior de la galaxia enana Henize 2-10 está creando estrellas en lugar de tragárselas. Al parecer, el agujero negro está ayudando con el estallido de la formación de nuevas estrellas que tiene lugar en la galaxia. Esta galaxia se encuentra a 30 millones de años luz de distancia, en la constelación austral Pyxis, y contiene sólo una décima parte del número de estrellas que se encuentran en nuestra Vía Láctea.

Esta galaxia enana provocó un debate entre los astrónomos sobre si las galaxias enanas poseen agujeros negros proporcionales a los gigantes que se encuentran en el interior de las galaxias más grandes. Este nuevo descubrimiento hace que Henize 2-10 desempeñe un papel muy importante en la resolución del gran misterio sobre el origen de los agujeros negros.

"Hace diez años, cuando era estudiante de posgrado y pensaba que dedicaría mi carrera a la formación de estrellas, miré los datos de Henize 2-10 y todo cambió", dijo Amy Reines, quien publicó la primera evidencia de un agujero negro en la galaxia en 2011, y es la investigadora principal de las nuevas observaciones del Hubble. "Desde el principio supe que algo inusual y especial estaba sucediendo en Henize 2-10, y ahora el Hubble ha proporcionado una imagen muy clara de la conexión entre el agujero negro y una región vecina de formación estelar ubicada a 230 años luz del agujero negro", dijo Reines.

Esa conexión es una salida de gas que se extiende por el espacio. La región ya albergaba un denso cúmulo de gas cuando llegó el flujo de baja velocidad. La espectroscopia de Hubble muestra que el flujo de salida se movía aproximadamente a 1,6 millones de kilómetros por hora, golpeando el gas. Los cúmulos de estrellas recién nacidas apuntan el camino de la propagación del flujo de salida, sus edades también han sido calculadas por el Hubble. Esto es completamente opuesto a lo que se ve en las galaxias más grandes, donde el material que cae hacia el agujero negro es arrastrado por los campos magnéticos circundantes, formando chorros de plasma que se mueven a una velocidad cercana a la de la luz. Las nubes de gas atrapadas en el camino de los chorros se calentarían mucho más allá de su capacidad para enfriarse y formar estrellas. Con el agujero negro menos masivo en Henize 2-10 y su salida más suave, el gas se comprimió lo suficiente como para provocar la formación de nuevas estrellas.

 

"A solo 30 millones de años luz de distancia, Henize 2-10 está lo suficientemente cerca como para que el Hubble pueda capturar imágenes y pruebas espectroscópicas del flujo de salida de un agujero negro. La sorpresa extra fue que, en lugar de suprimir la formación de estrellas, el flujo de salida estaba provocando el nacimiento de nuevas estrellas", dijo Zachary Schutte, estudiante graduado de Reines y autor principal del nuevo estudio.

Desde el primer descubrimiento de emisiones distintivas de radio y rayos X de Henize 2-10, Reines pensó que probablemente provenían de un agujero negro masivo, pero no tan supermasivo como los que se ven en galaxias más grandes. Sin embargo, otros astrónomos pensaron que era más probable que la radiación fuera emitida por un remanente de supernova, lo que sería un hecho familiar en una galaxia que está expulsando rápidamente estrellas masivas que explotan vertiginosamente.

“La asombrosa resolución del Hubble muestra claramente un patrón similar a un sacacorchos en las velocidades del gas, que podemos ajustar con precisión al modelo de un flujo de salida o tambaleo de un agujero negro. Un remanente de supernova no tendría ese patrón, por lo que es efectivamente nuestra prueba irrefutable de que se trata de un agujero negro”, dijo Reines.

Reines espera que en el futuro haya aún más investigación de los agujeros negros de las galaxias enanas, con el objetivo de usarlos como pistas para resolver el misterio de cómo se formaron los agujeros negros supermasivos en el universo primitivo. La relación entre la masa de la galaxia y su agujero negro puede dar pistas a los astrónomos. El agujero negro en Henize 2-10 tiene alrededor de 1 millón de masas solares. En galaxias más grandes, los agujeros negros pueden tener más de mil millones de veces la masa de nuestro Sol. Cuanto más masiva es la galaxia anfitriona, más masivo es el agujero negro central. 

Las galaxias enanas como Henize 2-10 ofrecen pistas potencialmente prometedoras, porque se han mantenido pequeñas durante el tiempo cósmico, en lugar de experimentar el crecimiento y las fusiones de galaxias grandes como la Vía Láctea. Los astrónomos creen que los agujeros negros de las galaxias enanas podrían servir como un análogo de los agujeros negros en el universo primitivo, cuando justo comenzaban a formarse y crecer. 

Fuentes: Madrid Deep Space Communications Complex, Europa Press