Un equipo de astrónomos han detectado un agujero negro supermasivo cercano a la Tierra que expulsa enormes chorros de “materia” a velocidades cercanas a la de la luz. Una batalla entre el magnetismo y la gravedad.

El descubrimiento podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo los agujeros negros se alimentan de materia y expulsan potentes chorros que se extienden mucho más allá de sus galaxias anfitrionas.

El equipo de astrónomos realizó las observaciones del corazón de la radiogalaxia 3C 84, también conocida como Perseo A, una región alimentada por un agujero negro supermasivo, utilizando el Event Horizon Telescope (EHT). El EHT, un conjunto global de radiotelescopios conectados entre sí, produjo las primeras imágenes de un agujero negro nunca antes vistas por la humanidad.

Perseo A, una potente fuente de ondas de radio, se corresponde con el centro de la galaxia activa NGC 1275, que a su vez es la galaxia central del supercúmulo de Perseo, situado a 230 millones de años luz de la Tierra. Parece una distancia enorme, pero convierte al objeto recién observado en uno de los agujeros negros supermasivos más cercanos a nuestro planeta.

El acercamiento a Perseo A con el Event Horizon Telescope revela detalles del poderoso avión que está lanzando. Crédito de imagen: Georgios Filippos Paraschos (MPIfR)

Jae-Young Kim, miembro del equipo de estudio y profesor asociado de astrofísica en la Kyungpook National University de Corea del Sur, dijo en un comunicado:

“La radiogalaxia 3C 84 es especialmente interesante por los retos que presenta a la hora de detectar y medir con precisión la polarización de la luz cerca de su agujero negro.

La excepcional capacidad del EHT para penetrar en el denso gas interestelar supone un avance revolucionario para observar con precisión las proximidades de los agujeros negros”.

Magnetismo frente a gravedad: ¿Qué fuerza gana?

Las nuevas observaciones de Perseo A no representan la primera vez que el EHT investiga el poderoso magnetismo o la gravedad de un agujero negro supermasivo, dos de las cuatro fuerzas fundamentales del universo.

Cuando el telescopio observó por primera vez el agujero negro supermasivo situado en el corazón de la galaxia Messier 87 (M87), también observó la polarización de la luz alrededor de este agujero negro, que tiene una masa similar a la de 6.500 millones de soles.

Este trabajo reveló detalles de los campos magnéticos polarizantes alrededor del agujero negro central de M87. Y, en la nueva investigación, el EHT observó la polarización alrededor del agujero negro Perseo A, lo que indica un campo magnético bien ordenado en sus inmediaciones.

Estos campos magnéticos demuestran su poder al vencer la inmensa gravedad del agujero negro de la radiogalaxia 3C 84, cuya masa se estima en 40 millones de veces la del Sol, para lanzar chorros a gran velocidad.

Georgios Filippos Paraschos, jefe del equipo del Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) de Alemania, dijo en un comunicado:

“Además de proporcionar las primeras imágenes de agujeros negros, el EHT es sumamente adecuado para observar chorros astrofísicos de plasma y su interacción con campos magnéticos intensos.

Nuestros nuevos hallazgos aportan nuevas pruebas de que un campo magnético ordenado se extiende por todo el gas calentado que envuelve al agujero negro”.

A medida que la materia cae hacia el agujero negro, forma un “disco de acreción” alrededor del objeto que está fuertemente magnetizado. A medida que este disco gira, las líneas de campo magnético en su interior se retuercen, quedando fuertemente enrolladas, lo que impide que la energía magnética se libere de forma eficiente.}

Chorros de materia expulsados por el agujero negro

Representación artística de un agujero negro supermasivo que emite un chorro de partículas energéticas. Crédito de imagen: NASA / JPL-Caltech

Las observaciones realizadas por el EHT del agujero negro supermasivo Perseo A, que gira rápidamente, y del “disco magnéticamente detenido” que lo rodea sugieren que la velocidad a la que gira un agujero negro podría estar asociada a su capacidad para lanzar chorros.

Esto significa que, aunque estos chorros representan la victoria del magnetismo sobre la gravedad, podrían estar recibiendo ayuda en forma de “interferencia externa” del momento angular. Una investigación más profunda y la aplicación de la teoría de la gravedad de Einstein de 1915, la relatividad general, podrían ayudar a determinar si éste es el caso.

Maciek Wielgus, investigador del MPIfR, dijo:

“¿Por qué los agujeros negros son tan buenos para producir chorros potentes? Esta es una de las preguntas más fascinantes de la astrofísica.

Esperamos que los efectos relativistas generales que se producen justo por encima del horizonte de sucesos del agujero negro sean la clave para responder a esta pregunta”. Estas observaciones de alta resolución están allanando por fin el camino hacia una verificación observacional”.

El EHT pudo realizar sus observaciones en profundidad de este agujero negro y sus chorros utilizando una técnica denominada interferometría de línea de base muy larga (VLBI, por sus siglas en inglés), que permite crear una imagen cotejando señales procedentes de observaciones de un mismo objeto realizadas por numerosos telescopios. El EHT consiste en un conjunto de telescopios individuales repartidos por todo el planeta que se unen para formar un único instrumento del tamaño de la Tierra.

Anton Zensus, director del MPIfR y jefe de su departamento de investigación en Radio Astronomy/VLBI, dijo:

“Estamos muy ilusionados, porque estos resultados suponen un paso importante hacia la comprensión de galaxias como 3C 84. Junto con nuestros socios internacionales, nos esforzamos por mejorar las capacidades del Event Horizon Telescope para permitir una comprensión aún más detallada de la formación de chorros alrededor de agujeros negros”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados el 1 de febrero en la revista Astronomy and Astrophysics.

Fuente: Max Planck Institute for Radio Astronomy

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