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sábado, marzo 2, 2024

Galaxia M87 con el sistema digestivo cósmico

Nuevas observaciones de la espectacular galaxia M87 revelan cómo se forma un poderoso chorro alrededor de un monstruoso agujero negro contenido en su interior.

Hace unos años, la imagen de una dona naranja brillante causó sensación. Por primera vez, los investigadores han capturado una imagen de las inmediaciones de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87

Esta galaxia es conocida por un chorro que acelera la materia fuera de la galaxia, impulsada por el agujero negro central. Aún no se comprende completamente cómo exactamente el chorro está anclado cerca del agujero negro y cómo la materia fluye hacia el chorro.

Los astrónomos, con la participación del Instituto Max Planck de Radioastronomía, ahora están brindando nuevas respuestas. Con una red de radiotelescopios casi tan grande como la Tierra misma, están utilizando el ejemplo de M87 para hacer visible por primera vez la materia que fluye en el centro extremo de una galaxia.

Impresión artística del centro de una galaxia activa como M87. La materia fluye a lo largo de un disco hacia el agujero negro central, mientras que parte de la materia se acelera a lo largo de un chorro enfocado. Crédito de la imagen: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Se supone que el enorme brillo y la actividad en el centro de una galaxia como M87 se debe a la materia del área circundante que cae en el agujero negro en el centro de la galaxia.

Sin embargo, parte de la materia también se canaliza fuera de esta región a través de un chorro. En el caso de la galaxia M87, ya se han obtenido imágenes separadas del disco de materia más interno alrededor del agujero negro central y el chorro.

Anteriormente no estaba claro cómo se forma el chorro, que permanece colimado en los bordes de la galaxia, en las proximidades del agujero negro.

La imagen que ahora se obtuvo establece la conexión por primera vez. “Vemos cómo emerge el chorro del anillo que rodea al agujero negro y obtenemos nuevos conocimientos sobre los procesos físicos que dan origen al chorro”, dice Thomas Krichbaum del Instituto Max Planck de Radioastronomía.

Imagen reconstruida de la región central de M87 a partir de datos de la red de telescopios formada por GMVA y Alma. La imagen grande muestra un núcleo brillante con el agujero negro en el centro. El chorro, reconocible por tres filamentos, está anclado en este núcleo y se origina allí. Una ampliación del núcleo en el cuadro resaltado muestra la estructura de anillo de la materia que rodea el agujero negro. El anillo tiene un diámetro angular de 64 microsegundos de arco, comparable al diámetro de un foco de concierto en la luna visto desde la Tierra. Crédito de la imagen: R. Lu et al, Nature 2023

Un telescopio gigante hace un trabajo detallado

El equipo de investigación internacional obtuvo la imagen al observar la luz de radio en una longitud de onda de 3,5 milímetros. Esto permite una vista casi despejada de las corrientes de materia radio-brillante que rodean el agujero negro central y que alimentan el chorro.

Vista desde la Tierra, esta región interna parece tan grande como un foco de concierto en la Luna, correspondiente a un diámetro angular de 64 microsegundos de arco. A una distancia de la galaxia de unos 55 millones de años luz, esto corresponde a unas pocas veces el diámetro de nuestro sistema solar.

Para resolver estas estructuras, que son diminutas cuando se ven desde la Tierra, los investigadores utilizan una serie de muchos radiotelescopios. Cuanto más grande sea la red y más separados estén los telescopios individuales, más pequeñas serán las estructuras que se pueden fotografiar.

La longitud de onda en la que están sintonizados los receptores de radio también define la imagen. Cuanto más corta sea la longitud de onda, más finas serán las estructuras que se pueden visualizar.

El componente central de la red es el Global Millimeter VLBI Array (GMVA), que abarca Europa y América del Norte y del Sur con más de una docena de telescopios individuales. Para mejorar la calidad de las imágenes, el equipo también agregó el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (Alma) y el Greenland Telescope.

Solo a través de la disposición especial de los telescopios y la elección de la longitud de onda de 3,5 milímetros, los científicos pudieron obtener imágenes del motor central de la galaxia y cómo la materia fluye hacia el agujero negro y se acelera hacia afuera en un chorro.

Observaron el núcleo de la galaxia en abril de 2018 y tardaron años en interpretar los datos y reconstruir la imagen.

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Imagen etiquetada del Galaxy M87. Crédito: NASA/Chandra

“La espectacular imagen del chorro y el anillo en M87 es un hito importante y corona años de esfuerzo colaborativo”, dice Eduardo Ros, científico del Instituto Max Planck de Radioastronomía.

La imagen del núcleo de M87, que los astrónomos lograron obtener unos años antes con una configuración de telescopio diferente, el Event Horizon Telescope en una longitud de onda de 1,3 milímetros, se caracteriza por un factor de zoom aún más fuerte. Muestra principalmente materia en un anillo comparativamente estrecho en las inmediaciones del agujero negro. Esta imagen en forma de dona marcó el propio agujero negro por primera vez.

Trazando los límites de la física

Para J. Anton Zensus, Director del Instituto Max Planck de Radioastronomía, estos éxitos demuestran que los años de desarrollo y expansión continua de la tecnología de estas redes mundiales de radiotelescopios han valido la pena. Pero aún no se han alcanzado los límites de esta técnica de observación de alta resolución.

Los nuevos receptores de radio del telescopio GMVA, aún más sensibles, deberían permitir a los astrónomos realizar mediciones más detalladas. Además de la intensidad de la luz, que se ha representado aquí, también se pueden extraer otras propiedades de la luz de radio.

La polarización, por ejemplo, imita la estructura y la fuerza del campo magnético subyacente que rodea el agujero negro y da forma al chorro. La materia que es visible a través de su emisión de radio en la imagen presentada, se mueve a lo largo de estas líneas de campo magnético invisibles.

Estas y otras técnicas de medición permiten estudiar los procesos físicos en las inmediaciones de un agujero negro, mil millones de veces más pesado que el sol, que encarna los límites de la física.

Galaxia M87: datos clave

  1. La galaxia M87 también se conoce como Virgo A o Messier 87. Fue el objeto número 87 catalogado por el astrónomo francés Charles Messier.
  2. Se encuentra en la constelación de Virgo y forma parte del cúmulo de galaxias de Virgo. Está aproximadamente a 53,5 millones de años luz de la Tierra.
  3. La galaxia M87 es una de las galaxias más grandes del universo cercano. Tiene un diámetro estimado de unos 120.000 años luz, lo que la hace significativamente más grande que nuestra galaxia, la Vía Láctea.
  4. M87 es famoso por albergar uno de los agujeros negros más masivos conocidos por los astrónomos. El agujero negro en su centro tiene una masa de aproximadamente 6.500 millones de veces la de nuestro Sol y está rodeado por un disco giratorio de gas caliente y plasma.
  5. Esta galaxia también presenta un chorro prominente de partículas de alta energía que emanan de su agujero negro central. El chorro se extiende a lo largo de 5.000 años luz y emite radiación en varias longitudes de onda, incluidas ondas de radio, luz visible y rayos X.
  6. M87 está clasificada como una galaxia elíptica, lo que significa que tiene una forma elíptica o similar a una pelota de fútbol. Carece de los distintivos brazos espirales que se ven en las galaxias espirales como la Vía Láctea.
  7. Es una de las galaxias más brillantes del Cúmulo de Virgo. Tiene una magnitud visual de alrededor de 9,6, por lo que es visible con binoculares o telescopios pequeños en condiciones favorables.
  8. Al igual que otras galaxias, se cree que M87 está rodeada por un halo de materia oscura, una sustancia misteriosa que no emite ni interactúa con la luz pero que ejerce una influencia gravitatoria.
  9. M87 ha interactuado con otras galaxias en el cúmulo de Virgo, lo que ha provocado la formación de colas de marea y distorsiones en sus regiones exteriores.
  10. M87 ha sido ampliamente estudiado por el telescopio espacial Hubble, proporcionando imágenes detalladas y datos sobre su estructura, chorro y agujero negro.

Fuente: millas por galón

Enlace fuente

Publicado originalmente en The European Times

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