La col·laboració del Telescopi Horitzó de Successos (EHT, per les seues sigles en anglés), del qual forma part Iván Martí Vidal, investigador de l'Observatori Astronòmic del Parc Científic de la Universitat de València (PCUV), ha presentat la primera imatge en llum polaritzada de Sagitari A* (Sgr A*), el forat negre supermassiu situat en el centre de la Via Làctia. Esta imatge revela la presència d'intensos i organitzats camps magnètics que emergixen en forma d'espiral des de la vora mateixa del forat negre
La col·laboració del Telescopi Horitzó de Successos (EHT, per les seues sigles en anglés) ha presentat la primera imatge en llum polaritzada de SgrA*, el forat negre supermassiu situat en el centre de la nostra galàxia. Esta imatge revela la presència d'intensos i organitzats camps magnètics que emergixen en forma d'espiral des de la vora mateixa del forat negre.
Esta estructura és similar a l'observada en el forat negre central de la galàxia M87, la qual cosa suggerix que estos camps magnètics intensos poden ser comuns a tots els forats negres i apunta a la possible existència d'un doll ocult en Sgr A*, com l'existent en M87*. Estos resultats han sigut publicats este dimecres en The Astrophysical Journal Letters.
Al maig de 2022 la col·laboració del Telescopi Horitzó de Successos (EHT) va presentar la primera imatge de Sgr A*, el forat negre supermassiu del centre de la nostra galàxia, a uns 27 000 anys llum de la Terra. Aquella imatge mostrava un aspecte sorprenentment similar al del forat negre de la galàxia M87, malgrat ser mes de mil vegades més xicotet i menys massiu que este. Ara, el EHT acaba de publicar la versió polaritzada de la imatge de Sgr A*. Estudis previs de M87* en este tipus de llum havien confirmat la presència de camps magnètics intensos i organitzats, relacionada amb l'emissió de potents dolls de material a velocitats pròximes a la de la llum. Basant-se en este treball, les noves imatges de Sgr A* han revelat que el mateix podria estar ocorrent en el centre de la nostra galàxia.
“El que estem observant ara és la presència de camps magnètics intensos, retorçats i organitzats prop del forat negre en el centre de la Via Làctia”, afirma Sara Issaoun, investigadora del Programa Einstein de Beques Hubble de la NASA en el Centre d'Astrofísica/Harvard i Smithsonian, i colíder del projecte. “El fet que Sgr A* exhibisca una estructura de polarització sorprenentment similar a la d'un forat negre molt més gran i potent com és M87*, ens ha permés deduir que els camps magnètics intensos i organitzats exercixen un paper fonamental en la interacció dels forats negres amb el gas i la matèria que els envolta”, ha afegit.
Llum polaritzada traça camps magnètics
La llum és una ona electromagnètica que, a vegades, oscil·la en una direcció preferent. És llavors quan parlem de “llum polaritzada”. A pesar que este tipus de llum és habitual en el nostre dia a dia (des de les ulleres de sol polaritzades o les càmeres de fotos, fins als sistemes de cinema 3D), per als ulls humans resulta indistingible de la llum no polaritzada. Quan hi ha un fort camp magnètic, les partícules de plasma que envolten als forats negres emeten radiació amb un patró de polarització perpendicular al camp. Això possibilita reconstruir l'estructura magnètica en estes regions i observar amb detall el que està ocorrent en les proximitats dels forats negres.
“Les imatges de llum polaritzada del gas incandescent calent prop dels forats negres ens permeten deduir de manera directa l'estructura i intensitat dels camps magnètics que travessen el flux de gas i matèria que alimenta al forat negre, així com el que expulsa”, afirma Angelo Ricarte, investigador del Black Hole Initiative Institute de la Universitat d'Harvard, i colíder del projecte. "La llum polaritzada ens oferix valuosos coneixements sobre l'astrofísica, les propietats del gas i els mecanismes que ocorren mentres un forat negre s'alimenta."
Forat negre canviant i dinàmic
Però obtindre imatges de forats negres amb llum polaritzada no és tan fàcil com posar-se unes ulleres de sol polaritzades. La tecnologia que hi ha darrere porta dècades desenvolupant-se i per fi, en esta dècada estem començant a arreplegar els seus fruits. “Hem hagut de desenvolupar algorismes pioners per a recuperar el feble senyal polaritzat d'estos forats negres. Des de la Universitat de València, hem aportat dades de calibratge fonamentals per a l'anàlisi d'estes observacions; dades que també ens han servit per a detectar el reflex polaritzat de matèria orbitant el forat negre”, declara Iván Martí Vidal, professor titular del Departament d'Astronomia i Astrofísica de la Universitat de València i membre del EHT.
Forats negres universals
Comptar amb imatges i dades de tots dos forats negres supermassius en llum no polaritzada obri noves oportunitats per a comparar i contrastar forats negres de diferents grandàries i masses. A mesura que la tecnologia avance, és probable que estes imatges revelen encara més secrets sobre els forats negres i les seues possibles similituds o diferències.
“Fa molt de temps que estem buscant el possible doll de matèria emanant del nostre centre galàctic. Esta nova imatge polaritzada ens diu que el doll hauria de ser ací, però encara no el veiem. És una qüestió intrigant que encara ens queda per esclarir”, declara Alejandro Mus, doctor en Física per la Universitat de València i membre del EHT.
El EHT ha dut a terme diverses observacions des de 2017 i es preveu que torne a observar Sgr A* a l'abril de 2024. Cada any, les imatges milloren a mesura que el EHT incorpora nous telescopis, una major amplada de banda i noves freqüències d'observació. Les expansions previstes per a la dècada vinent permetran obtindre pel·lícules de Sgr A* amb una alta fiabilitat, la qual cosa podria revelar la presència d'un doll ocult i permetre als astrònoms observar característiques de polarització similars en altres forats negres. Mentrestant, l'ampliació del EHT a l'espai proporcionarà imatges dels forats negres més nítides que mai.
300 investigadors
La col·laboració del EHT compta amb la participació de més de 300 investigadors d'Àfrica, Àsia, Europa, i Amèrica del Nord i del Sud. Este esforç internacional té com a objectiu capturar les imatges de forats negres amb un nivell de detall sense precedents, mitjançant la creació d'un telescopi virtual de la grandària de la Terra. Amb el suport d'una inversió internacional considerable, el EHT connecta telescopis existents mitjançant sistemes innovadors, donant lloc a un instrument completament nou amb la major potència de resolució angular aconseguida fins al moment.
Els telescopis involucrats en el EHT són ALMA, APEX, el IRAM 30-ficar 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, i el Greenland Telescope (GLT). Les dades van ser correlacionades en el Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) i en l'Observatori Haystack del MIT. El processament posterior va ser realitzat dins de la col·laboració per un equip internacional en diferents institucions, amb una participació molt destacada de l'Institut d'Astrofísica d'Andalusia (CSIC).
El consorci EHT inclou tretze institucions interessades, a més de molts altres instituts d'investigació a tot el món, incloent-hi el IAA-CSIC: l'Institut d'Astronomia i Astrofísica d'Acadèmia Sinica, la Universitat d'Arizona, la Universitat de Chicago, l'Observatori d'Àsia Oriental, la Universitat Goethe de Frankfurt, l'Institut de Radioastronomia Mil·limètrica, el Gran Telescopi Mil·limètric, l'Institut Max Planck de Radioastronomia, l'Observatori Haystack del MIT, l'Observatori Astronòmic Nacional del Japó, l'Institut Perimeter de Física Teòrica, la Universitat de Radboud i l'Observatori Astrofísic Smithsonian.
Referències
Esta investigació va ser presentada en dos articles per la col·laboració del EHT publicats hui en The Astrophysical Journal Letters: "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring i "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VIII. Physical Interpretation of the Polarized Ring