La colaboración del Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés), del que forma parte Iván Martí Vidal, investigador de l'Observatori Astronòmic del Parc Científic de la Universitat de València (PCUV), ha presentado la primera imagen en luz polarizada de Sagitario A* (Sgr A*), el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea. Esta imagen revela la presencia de intensos y organizados campos magnéticos que emergen en forma de espiral desde el borde mismo del agujero negro.
La colaboración del Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés) ha presentado la primera imagen en luz polarizada de SgrA*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia. Esta imagen revela la presencia de intensos y organizados campos magnéticos que emergen en forma de espiral desde el borde mismo del agujero negro.
Esta estructura es similar a la observada en el agujero negro central de la galaxia M87, lo que sugiere que estos campos magnéticos intensos pueden ser comunes a todos los agujeros negros y apunta a la posible existencia de un chorro oculto en Sgr A*, como el existente en M87*. Estos resultados han sido publicados este miércoles en The Astrophysical Journal Letters.
En mayo de 2022 la colaboración del Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT) presentó la primera imagen de Sgr A*, el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia, a unos 27 000 años luz de la Tierra. Aquella imagen mostraba un aspecto sorprendentemente similar al del agujero negro de la galaxia M87, a pesar de ser mas de mil veces más pequeño y menos masivo que éste. Ahora, el EHT acaba de publicar la versión polarizada de la imagen de SgrA*. Estudios previos de M87* en este tipo de luz habían confirmado la presencia de campos magnéticos intensos y organizados, relacionada con la emisión de potentes chorros de material a velocidades cercanas a la de la luz. Basándose en este trabajo, las nuevas imágenes de SgrA* han revelado que lo mismo podría estar ocurriendo en el centro de nuestra galaxia.
“Lo que estamos observando ahora es la presencia de campos magnéticos intensos, retorcidos y organizados cerca del agujero negro en el centro de la Vía Láctea”, afirma Sara Issaoun, investigadora del Programa Einstein de Becas Hubble de la NASA en el Centro de Astrofísica/Harvard y Smithsonian, y co-líder del proyecto. “El hecho de que Sgr A* exhiba una estructura de polarización sorprendentemente similar a la de un agujero negro mucho más grande y potente como es M87*, nos ha permitido deducir que los campos magnéticos intensos y organizados desempeñan un papel fundamental en la interacción de los agujeros negros con el gas y la materia que los rodea”, ha añadido.
Luz polarizada traza campos magnéticos
La luz es una onda electromagnética que, en ocasiones, oscila en una dirección preferente. Es entonces cuando hablamos de “luz polarizada”. A pesar de que este tipo de luz es habitual en nuestro día a día (desde las gafas de sol polarizadas o las cámaras de fotos, hasta los sistemas de cine 3D), para los ojos humanos resulta indistinguible de la luz no polarizada. Cuando hay un fuerte campo magnético, las partículas de plasma que rodean a los agujeros negros emiten radiación con un patrón de polarización perpendicular al campo. Esto posibilita reconstruir la estructura magnética en estas regiones y observar con detalle lo que está ocurriendo en las proximidades de los agujeros negros.
“Las imágenes de luz polarizada del gas incandescente caliente cerca de los agujeros negros nos permiten deducir de manera directa la estructura e intensidad de los campos magnéticos que atraviesan el flujo de gas y materia que alimenta al agujero negro, así como el que expulsa”, afirma Angelo Ricarte, investigador del Black Hole Initiative Institute de la Universidad de Harvard, y colíder del proyecto. "La luz polarizada nos ofrece valiosos conocimientos sobre la astrofísica, las propiedades del gas y los mecanismos que ocurren mientras un agujero negro se alimenta."
Agujero negro cambiante y dinámico
Pero obtener imágenes de agujeros negros con luz polarizada no es tan fácil como ponerse unas gafas de sol polarizadas. La tecnología que hay detrás lleva décadas desarrollándose y por fin, en esta década estamos empezando a recoger sus frutos. “Hemos tenido que desarrollar algoritmos pioneros para recuperar la débil señal polarizada de estos agujeros negros. Desde la Universitat de València, hemos aportado datos de calibración fundamentales para el análisis de estas observaciones; datos que también nos han servido para detectar el reflejo polarizado de materia orbitando el agujero negro”, declara Iván Martí Vidal, profesor titular del Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universitat de València y miembro del EHT.
Agujeros negros universales
Contar con imágenes y datos de ambos agujeros negros supermasivos en luz no polarizada abre nuevas oportunidades para comparar y contrastar agujeros negros de distintos tamaños y masas. A medida que la tecnología avance, es probable que estas imágenes revelen aún más secretos sobre los agujeros negros y sus posibles similitudes o diferencias.
“Hace mucho tiempo que estamos buscando el posible chorro de materia emanando de nuestro centro galáctico. Esta nueva imagen polarizada nos dice que el chorro debería estar ahí, pero aún no lo vemos. Es una cuestión intrigante que aún nos queda por esclarecer”, declara Alejandro Mus, doctor en Física por la Universitat de Valencia y miembro del EHT.
El EHT ha llevado a cabo varias observaciones desde 2017 y se prevé que vuelva a observar Sgr A* en abril de 2024. Cada año, las imágenes mejoran a medida que el EHT incorpora nuevos telescopios, un mayor ancho de banda y nuevas frecuencias de observación. Las expansiones previstas para la próxima década permitirán obtener películas de Sgr A* con una alta fiabilidad, lo que podría revelar la presencia de un chorro oculto y permitir a los astrónomos observar características de polarización similares en otros agujeros negros. Mientras tanto, la ampliación del EHT al espacio proporcionará imágenes de los agujeros negros más nítidas que nunca.
300 investigadores
La colaboración del EHT cuenta con la participación de más de 300 investigadores de África, Asia, Europa, y América del Norte y del Sur. Este esfuerzo internacional tiene como objetivo capturar las imágenes de agujeros negros con un nivel de detalle sin precedentes, mediante la creación de un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Con el respaldo de una inversión internacional considerable, el EHT conecta telescopios existentes mediante sistemas innovadores, dando lugar a un instrumento completamente nuevo con la mayor potencia de resolución angular alcanzada hasta el momento.
Los telescopios involucrados en el EHT son ALMA, APEX, el IRAM 30-meter Telescope, el IRAM NOEMA Observatory, el James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), el Large Millimeter Telescope (LMT), el Submillimeter Array (SMA), el Submillimeter Telescope (SMT), el South Pole Telescope (SPT), el Kitt Peak Telescope, y el Greenland Telescope (GLT). Los datos fueron correlacionados en el Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) y en el Observatorio Haystack del MIT. El procesamiento posterior fue realizado dentro de la colaboración por un equipo internacional en diferentes instituciones, con una participación muy destacada del Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC).
El consorcio EHT incluye trece instituciones interesadas, además de otros muchos institutos de investigación en todo el mundo, incluyendo el IAA-CSIC: el Instituto de Astronomía y Astrofísica de Academia Sinica, la Universidad de Arizona, la Universidad de Chicago, el Observatorio de Asia Oriental, la Universidad Goethe de Frankfurt, el Instituto de Radioastronomía Milimétrica, el Gran Telescopio Milimétrico, el Instituto Max Planck de Radioastronomía, el Observatorio Haystack del MIT, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, el Instituto Perimeter de Física Teórica, la Universidad de Radboud y el Observatorio Astrofísico Smithsonian.
Referencias
Esta investigación fue presentada en dos artículos por la colaboración del EHT publicados hoy en The Astrophysical Journal Letters: "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring y "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VIII. Physical Interpretation of the Polarized Ring