Un equipo internacional de astronomía, en el que participa la Universitat de València, acaba de publicar en Nature Astronomy la imagen del corazón de la galaxia Centauro A con el mayor nivel de detalle jamás visto. El trabajo precisa el punto exacto donde se encuentra el agujero negro supermasivo de esta galaxia y permite observar cómo se genera un gigantesco chorro de materia que escapa del agujero negro a velocidades muy cercanas a la de la luz. La imagen desafía los modelos actuales sobre el origen de los chorros en agujeros negros.
La imagen del chorro de materia publicada ahora en un trabajo liderado por Michael Janssen (Instituto Max-Planck de Radioastronomía de Bonn, Alemania), desafía los modelos actuales que tratan de explicar el origen de los chorros relativistas en agujeros negros.
La Galaxia del Centauro (Centaurus A) es una de las fuentes de radio más intensas del cielo y su emisión ha sido estudiada extensamente a lo largo de todo el espectro electromagnético, desde las ondas de radio hasta la radiación gamma más energética. En el corazón de Centauro A, se encuentra un agujero negro con una masa equivalente a 55 millones de soles, a medio camino entre el agujero negro de la galaxia M87 (del que el EHT obtuvo la famosa imagen, con una masa de más de 6000 millones de soles) y el agujero negro del centro de nuestra galaxia (con solo 4 millones de masas solares).
En este trabajo se han usado observaciones del EHT –tomadas durante la campaña de 2017– para obtener una imagen del agujero negro de Centauro A con un nivel de detalle sin precedente.
Dos astrónomos y una astrónoma de la Universitat de València forman parte de este equipo internacional de investigación basado en la Colaboración Event Horizon Telescope (EHT), conocida por haber obtenido la primera imagen de un agujero negro. Se trata de Rebecca Azulay, que realizó tareas de astrónoma de soporte en Pico Veleta –el único radiotelescopio europeo que participó en las observaciones–; Iván Martí-Vidal –investigador CIDEGENT de la Universitat, que diseñó y aplicó los algoritmos de calibración de la parte más sensible del EHT–; y Alejandro Mus –personal investigador en formación, cuyo trabajo se centra en el desarrollo de algoritmos que ayudarán a reconstruir imágenes dinámicas de nuestro Centro Galáctico–.
“Estos resultados nos permiten ver, por primera vez, cómo se estructura la materia en los alrededores de este agujero negro supermasivo con un nivel de detalle de poco más de 20 horas-luz. Esto nos permite contemplar los procesos que dan pie al nacimiento de los misteriosos chorros relativistas, que se encuentran en buena parte de los agujeros negros más masivos del Universo”, dice el astrónomo Michael Janssen, autor principal del trabajo.
“Hemos obtenido una imagen de Centauro A con una resolución más de 15 veces superior a la más alta jamás obtenida en observaciones de esta fuente. Esta formidable imagen nos está permitiendo estudiar la estructura del chorro del agujero negro, desde las escalas más pequeñas –el tamaño aparente de una pelota de golf en la Luna, vista desde la Tierra– hasta las escalas más grandes –tamaño aparente similar al tamaño de la Luna misma–. La cantidad de información de la que ahora disponemos es abrumadora”, resalta Iván Martí-Vidal.
Comprendiendo los chorros relativistas
Los agujeros negros supermasivos, como el que reside en el corazón de Centauro A, se alimentan del gas y el polvo que los rodean, y los atraen a su profundo pozo gravitatorio. Este proceso, llamado ‘acrecimiento’, libera enormes cantidades de energía, buena parte de la cual es emitida al espacio exterior, lo cual resulta en lo que conocemos como ‘galaxias activas’. Si bien la mayor parte de la materia acretada es engullida por el agujero negro, una pequeña fracción de dicha materia puede escapar y formar los llamados ‘chorros relativistas', uno de los fenómenos más misteriosos de la astrofísica moderna.
A día de hoy, la ciencia dispone de diferentes modelos para explicar la aceleración y propagación de la materia en los chorros relativistas. No obstante, todavía se sabe muy poco sobre el origen mismo de estos chorros y sobre cómo pueden extenderse hasta cubrir distancias mucho mayores que el tamaño de toda su galaxia anfitriona. “Estas observaciones del EHT nos ayudarán a hallar la respuesta a algunas de estas preguntas fundamentales”, comenta Alejandro Mus. “La nueva imagen del EHT muestra que el chorro de Centauro A es más brillante en su parte más externa, en comparación con el brillo de su espina, como se denomina su parte central. Es la primera vez que vemos este fenómeno de forma tan pronunciada en un chorro relativista”, añade Mus. “Los resultados nos permiten descartar varios modelos teóricos de formación de chorros, que son incapaces de reproducir el enorme contraste observado entre los extremos y la espina del chorro”, afirma Matthias Kadler, de la Universidad de Würzburg y coautor del trabajo.
Proyectos futuros
Gracias a estas observaciones de Centauro A, se ha podido localizar el agujero negro supermasivo con una gran precisión, identificándolo con el punto en el que nace el chorro relativista. A partir de estos resultados, el equipo de astrónomos planea observaciones futuras a frecuencias radio aún mayores, lo que permitirá obtener imágenes todavía más nítidas que las publicadas ahora. El equipo tampoco descarta que, en un futuro, a más largo plazo, puedan obtenerse imágenes de la sombra de este agujero negro, incorporando telescopios en órbita a la red del EHT.
Referencia: Event Horizon Telescope observations of the jet launching and collimation zone in Centaurus A, by M. Janssen, H. Falcke, M. Kadler, E. Ros, M. Wielgus et al. (EHT Collaboration), Nature Astronomy, DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-021-01417-w
FOTO: Imagen de Centaurus A obtenida con el EHT, mostrada junto a una imagen compuesta a color de la galaxia.
Créditos: Radboud University; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al.; EHT/M. Janssen et al.