Los astrónomos han capturado la primera vista de la luz polarizada y los campos magnéticos que rodean a Sagitario A* (Sgr A*), el agujero negro supermasivo en el corazón del rastro Milli.
Una observación histórica realizada con el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) ha revelado que los campos magnéticos dispuestos con precisión tienen similitudes con los que rodean el agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia M87. Esto es sorprendente teniendo en cuenta que la masa de Sgr A* es aproximadamente 4,3 millones de veces la del Sol, pero M87* es mucho más monstruoso, con una masa equivalente a unos 6,5 mil millones de soles.
Así, la nueva observación del EHT de Sagitario A* sugiere que campos magnéticos fuertes y bien organizados podrían ser comunes a todos los agujeros negros. Además, debido a que los campos magnéticos de M87* generan fuertes flujos de salida o «chorros», los resultados sugieren que Sagitario A* podría tener sus propios chorros débiles y ocultos.
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«Esta nueva imagen del agujero negro en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, Sgr A*, nos dice que cerca del agujero negro hay campos magnéticos fuertes, retorcidos y regulares», dijo Sarah Isson, líder asociada de investigación de la Beca Hubble de la NASA. Programa. «Durante un tiempo, pensamos que los campos magnéticos desempeñaban un papel clave en cómo los agujeros negros se alimentan y expulsan materia en potentes chorros», dijo a Space.com un miembro de Einstein del Centro de Astrofísica (CfI) de Harvard y del Smithsonian.
«Esta nueva imagen, junto con la estructura de polarización sorprendentemente similar observada en el agujero negro más grande y poderoso M87*, muestra que los campos magnéticos fuertes y ordenados son esenciales para la forma en que los agujeros negros interactúan con el gas y la materia que los rodea».
Comparando el magnetismo de dos agujeros negros gigantes
El EHT consta de varios telescopios alrededor del mundo, incluido el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que se unen para formar un telescopio del tamaño de la Tierra, y no es ajeno a hacer historia científica.
En 2017, el telescopio EHT tomó la primera imagen de un agujero negro y su entorno, capturando M87* ubicado a unos 53,5 millones de años luz de la Tierra. Dos años después de revelar esta imagen al público en 2019, la colaboración EHT ha revelado una vez más el primer vistazo a la luz polarizada alrededor de un agujero negro, M87*.
La polarización ocurre cuando las ondas de luz se dirigen hacia un cierto ángulo. Los campos magnéticos generados por el plasma que envuelve los agujeros negros polarizan la luz en un ángulo de 90 grados con respecto a ellos. Esto significa que observar la polarización alrededor de M87* permitió a los científicos «ver» los campos magnéticos alrededor del agujero negro por primera vez.
A esto le siguió en 2022 la revelación de que el EHT también había fotografiado un agujero negro supermasivo mucho más cercano a la Tierra, a sólo 27.000 años luz de distancia, Sgr A*, el agujero negro alrededor del cual está tallada la Vía Láctea.
Ahora, el EHT finalmente ha proporcionado a los científicos una imagen de la luz polarizada y, por tanto, de los campos magnéticos que rodean este agujero negro supermasivo.
«La luz polarizada es lo que nos enseña sobre los campos magnéticos, las propiedades del gas y los mecanismos que ocurren cuando un agujero negro se alimenta», dijo Isson. «Teniendo en cuenta los desafíos adicionales de la imagen Sgr A*, ¡es realmente sorprendente que hayamos podido obtener una imagen polarimétrica en primer lugar!»
Estos desafíos surgen a pesar de que Sagitario A* está más cerca de la Tierra, porque el tamaño más pequeño del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea significa que es difícil obtener imágenes de la materia que lo orbita a velocidades cercanas a la de la luz. M87* es mucho más grande, lo que significa que el material, aunque viaja más o menos a la misma velocidad, tarda mucho más en completar el circuito, lo que facilita que el EHT lo capture.
Superar estas dificultades significa que ahora es posible comparar dos agujeros negros en extremos opuestos del espectro de agujeros negros supermasivos, mil millones de veces la masa del Sol y el otro millón de veces la masa de nuestra estrella. La conclusión preliminar es que estos campos magnéticos son notablemente similares entre sí.
«Esta similitud fue particularmente sorprendente porque M87* y Sgr A* son dos agujeros negros completamente diferentes», dijo Isson. “M87* es un agujero negro bastante especial: tiene una masa de 6 mil millones de masas solares, vive en una galaxia elíptica gigante y emite un potente chorro de plasma que puede verse en todas las longitudes de onda.
“Sgr A*, por el contrario, es muy común: tiene una masa de 4 millones de masas solares, vive en nuestra galaxia espiral regular, la Vía Láctea, y no parece tener ningún flujo”.
Isson explicó que con sólo observar la porción de luz polarizada, el equipo esperaba aprender sobre las diferentes propiedades de los campos magnéticos de M87* y Sgr A*.
Issoun añadió: “Tal vez uno de ellos sea más organizado y fuerte, y el otro sea más turbulento y débil”. «Sin embargo, dado que vuelven a parecer similares, ahora está bastante claro que estas dos clases diferentes de agujeros negros tienen geometrías de campo magnético muy similares».
Los resultados sugieren que una investigación más profunda de Sgr A* puede revelar características hasta ahora no descubiertas.
¿El agujero negro supermasivo de la Vía Láctea emite un chorro invisible?
La polarización de la luz y los elegantes y potentes campos magnéticos de Sagitario A*, y el hecho de que se parezca tanto al de M87*, pueden indicar que nuestro agujero negro central nos ha estado ocultando un secreto hasta ahora.
«Esperamos que los campos magnéticos fuertes y ordenados estén directamente relacionados con los lanzamientos de aviones, como observamos en M87*», explicó Issoun. «Dado que Sgr A*, sin ningún avión observado, parece tener una geometría muy similar, tal vez también haya un avión acechando en Sgr A* esperando ser observado, ¡lo cual sería muy emocionante!»
Los astrónomos no se sorprendieron demasiado al no ver un chorro de Sgr A*. Esto se debe a que M87* está rodeado de tanto gas y polvo que consume el equivalente a dos o tres soles cada año. Esto significa que hay mucho material cuyos campos magnéticos pueden dirigirlo hacia sus polos y explotar en chorros.
Sagitario A*, en cambio, consume muy poca materia, lo que equivale a que un humano coma un grano de arroz cada millón de años. Estas observaciones sugieren que el agujero negro supermasivo del que nos estamos alimentando aún puede tener un chorro; Es difícil de ver.
«Hay mucha evidencia de posibles flujos de salida e incluso chorros derivados del agujero negro en el pasado, pero nunca se ha fotografiado ningún chorro en Sagitario A* debido al difícil entorno del centro galáctico», dijo Isson. «Será un descubrimiento importante sobre nuestro agujero negro y un vínculo con su historia dentro de nuestra Vía Láctea».
Añadió que el proceso que lanza estos chorros es el mecanismo más activo de todo el universo y afecta en gran medida a los núcleos de las galaxias, eliminando, por ejemplo, el gas y el polvo necesarios para el nacimiento de estrellas e influyendo en cómo crecen y evolucionan las galaxias. Esto significa que el descubrimiento de un chorro que emerge de Sagitario A* afectaría nuestra comprensión de cómo evolucionó la Vía Láctea para tomar la forma que los astrónomos observan hoy.
Isson continuó: “Es sorprendente que un núcleo tan pequeño en la galaxia pueda causar un daño tan generalizado, y todo comienza en el borde del agujero negro central, donde gobiernan estos campos magnéticos”.
Isson dijo que a través de estas dos imágenes polarizadas de dos agujeros negros completamente diferentes, los científicos ahora tienen evidencia muy convincente de que estos gigantes cósmicos tienen fuertes campos magnéticos en todas partes.
«El siguiente paso implica descubrir cómo se relaciona esta geometría con la forma en que estos sistemas se mueven, evolucionan y brillan», dijo.
El EHT comenzará su campaña de observación de 2024 a principios de abril, y la colaboración espera obtener vistas multicolores de agujeros negros familiares como M87* y Sgr A* observándolos en diferentes frecuencias de luz.
«En la próxima década, los esfuerzos de próxima generación del EHT tienen como objetivo agregar más telescopios para llenar nuestro espejo virtual del tamaño de la Tierra y observado con frecuencia», añadió Isson. «Con estas ampliaciones del EHT, podremos producir películas polarizadas de agujeros negros y observaremos directamente la dinámica entre el agujero negro M87* y su chorro».
Además, el investigador del CFI dijo que el EHT podría eventualmente obtener ayuda desde el espacio para observar los agujeros negros y su dinámica. Una misión propuesta que podría ayudar a lograrlo es la misión Black Hole Explorer (BHEX), que agrega un único telescopio espacial al conjunto EHT terrestre.
«Se cree que el grado en que giran los agujeros negros está directamente relacionado con por qué los campos magnéticos cerca de un agujero negro tienen el aspecto que tienen y cómo pueden disparar chorros», concluyó Isson. «Usando BHEX, podemos obtener imágenes nítidas de la firma del anillo de fotones de los agujeros negros. ¡Este anillo de fotones codifica las propiedades del espacio-tiempo alrededor del agujero negro, incluido el giro del agujero negro!»
La investigación del equipo EHT fue publicada el miércoles (27 de marzo) en la revista Cartas de revistas astrofísicas.
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