El CSIC participa en un hallazgo, publicado en «Nature», que permitirá una mejor comprensión sobre este extraño fenómeno
26 sep 2023 . Actualizado a las 15:53 h.Un equipo científico internacional, con la participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), aporta una visión inédita de un agujero negro supermasivo: por primera vez, se observa tanto el agujero negro como el chorro de partículas que emerge a altísima velocidad desde el centro de la galaxia Messier 87 (M87).
Las nuevas observaciones, obtenidas por los telescopios del Global Millimetre VLBI Array, Greenland Telescope y el observatorio Atacama Large Millimeter Array, muestran cómo se forman potentes jets o chorros de partículas a partir del material del que se alimenta el agujero negro de M87. Los resultados se publican en la revista Nature.
M87 es una galaxia elíptica localizada aproximadamente a 55 millones de años luz de la Tierra. En el 2019, el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) obtuvo la primera imagen del agujero negro supermasivo que alberga su núcleo y que es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol. Aunque los agujeros negros muestran un campo gravitatorio tan intenso que ni la luz puede escapar de ellos, existen mecanismos a través de los que liberan parte del material que queda atrapado en sus cercanías formando un disco de acrecimiento, como chorros a alta velocidad.
M87, por ejemplo, presenta un chorro que emerge de sus regiones centrales y se extiende mucho más allá del tamaño de la propia galaxia que lo alberga. La imagen obtenida ahora revela, por primera vez, la conexión entre el flujo de acreción cerca del agujero negro supermasivo central y el origen del chorro. «Anteriormente habíamos visto tanto el agujero negro como el chorro en imágenes separadas, pero ahora hemos tomado una imagen panorámica de ambos. Esto nos da una visión más completa de los procesos físicos que actúan cerca del agujero negro», afirma Ru-Sen Lu, investigador del Observatorio Astronómico de Shangái que encabeza el estudio.
Los modelos teóricos plantean que el material circundante cae en el agujero negro en un proceso conocido como acreción, pero hasta ahora no se había observado directamente. «Hemos completado otro capítulo importante en el estudio de M87, al obtener el primer vistazo de cómo su agujero negro central se alimenta de su disco de acreción y lanza el chorro cósmico que se observó por primera vez hace más de un siglo», apunta José Luis Gómez, investigador del IAA-CSIC que participa en el hallazgo.
La luz de M87 es producida por la interacción entre electrones altamente energéticos y campos magnéticos, un fenómeno conocido como radiación sincrotrón. Las nuevas observaciones revelan detalles novedosos sobre la ubicación y la energía de estos electrones, y también introducen un apunte sobre la naturaleza del propio agujero negro: no tiene mucha hambre. Consume materia a un ritmo bajo, convirtiendo solo una pequeña fracción en radiación.
Además, los nuevos datos aportan aspectos sorprendentes: la radiación de la región interna cercana al agujero negro es más amplia de lo esperado, lo que podría significar que hay algo más que gas cayendo en su interior. También podría existir un tipo de viento galáctico, que produce turbulencia alrededor del agujero negro. La gran resolución y sensibilidad de la red intercontinental de telescopios empleada ha permitido obtener esta panorámica.
El diámetro del anillo medido por el Global Millimetre VLBI Array es de 64 microarcosegundos, lo que corresponde al tamaño de una pelota de fútbol situada en la Luna y vista desde la Tierra. «Estos sorprendentes resultados son solo el comienzo de una era fascinante en la radioastronomía. Nuestro equipo de investigación continuará explorando M87 y otros objetos similares utilizando la resolución inédita que pueden ofrecer las grandes combinaciones de antenas como GMVA, KVN y EHT», adelanta Thalia Traianou, investigadora del IAA-CSIC que participa en el trabajo.
En el futuro, las observaciones con esta red de telescopios continuarán desentrañando cómo los agujeros negros supermasivos pueden lanzar poderosos chorros.«"Planeamos observar la región que hay alrededor del agujero negro en el centro de M87 en diferentes longitudes de onda de radio para estudiar más a fondo la emisión del chorro» confirma Eduardo Ros, del Instituto Max Planck de Radioastronomía.
Estas observaciones simultáneas permitirían al equipo desentrañar los complicados procesos que tienen lugar cerca del agujero negro supermasivo.«Los próximos años serán emocionantes, ya que podremos aprender más sobre lo que sucede cerca de una de las regiones más misteriosas del universo», concluye Ros.
Los cuásares se encienden por las fusiones entre galaxias
En otro estudio, un equipo científico internacional, en el que participan tres investigadoras del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha descubierto que los cuásares, unos de los objetos más brillantes y energéticos del Universo, se encienden principalmente por fusiones entre galaxias.
El hallazgo arroja nueva luz, tras años de controversia, sobre cuál es la causa de la emisión de grandes cantidades de energía en los núcleos activos más poderosos, según explica el IAC en un comunicado. Para la investigación, cuyos resultados ha publicado la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, se han utilizado observaciones realizadas con el Telescopio Isaac Newton (INT) y el Telescopio William Herschel (WHT) del Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma.
Descubiertos por primera vez hace 60 años, los cuásares pueden brillar tanto como un billón de estrellas concentradas en un volumen del tamaño del sistema solar de la Tierra. Desde su descubrimiento, el origen de los procesos que desencadenan una actividad tan poderosa ha sido un misterio.
Ahora, el nuevo trabajo dirigido por personal científico de las universidades de Sheffield y Hertfordshire (Reino Unido), junto con investigadoras del IAC, ha revelado que son consecuencia de la fusión de galaxias.
La mayoría de las galaxias tienen agujeros negros supermasivos en sus centros. También contienen cantidades sustanciales de gas, pero la mayor parte del tiempo este gas orbita a grandes distancias de los centros de las galaxias, fuera del alcance de estos agujeros negros, explica el IAC en el comunicado.
Cuando dos galaxias se fusionan, las fuerzas gravitatorias impulsan el gas hacia el centro del sistema galáctico. Justo antes de que el gas sea consumido por el agujero negro de su núcleo, libera cantidades extraordinarias de energía en forma de radiación, lo que da lugar al brillo característico de los cuásares.
La ignición de un cuásar puede tener consecuencias dramáticas para galaxias enteras: puede expulsar el resto del gas de la galaxia, lo que impide que esta forme nuevas estrellas durante miles de millones de años.
