Los astrónomos han observado un agujero negro supermasivo en el patio cósmico de la Tierra mientras expulsa chorros de materia a velocidades cercanas a la de la luz. Estas salidas cuentan la historia de una batalla por la supremacía 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 observaciones del corazón de la radiogalaxia 3C 84, también conocida como Perseo A, una región alimentada por un agujero negro supermasivo que se alimenta, utilizando el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT). El EHT, un conjunto global de antenas parabólicas conectadas, produjo las primeras imágenes de un agujero negro jamás 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, que se encuentra a 230 millones de años luz de la Tierra. Esto parece una distancia enorme, pero convierte al objeto recién observado en uno de los agujeros negros supermasivos más cercanos a nuestro planeta.
«La radiogalaxia 3C 84 es particularmente interesante por los desafíos que presenta para detectar y medir con precisión la polarización de la luz cerca de su agujero negro», dijo el miembro del equipo de estudio Jae-Young Kim, profesor asociado de astrofísica en la Universidad Nacional Kyungpook en Corea del Sur. dijo en un comunicado. «La capacidad excepcional del EHT para penetrar el denso gas interestelar marca un avance innovador para observar con precisión la vecindad de los agujeros negros».
Magnetismo versus gravedad: ¿Qué fuerza gana?
Las nuevas observaciones de Perseus A no marcan 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.
Después de que el telescopio tomó por primera vez imágenes del agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia Messier 87 (M87), también tomó imágenes de la polarización de la luz alrededor de este agujero negro, que tiene una masa 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 polarización alrededor del agujero negro de Perseo A, lo que indica un campo magnético bien ordenado en sus inmediaciones.
Estos campos magnéticos demuestran su poder al conquistar la inmensa gravedad del agujero negro de la radiogalaxia 3C 84, cuya masa se estima es 40 millones de veces mayor que la del Sol, para lanzar chorros a altas velocidades.
«Además de proporcionar las primeras imágenes de agujeros negros, el EHT es sumamente adecuado para observar chorros astrofísicos de plasma y su interacción con fuertes campos magnéticos», dijo el líder del equipo Georgios Filippos Paraschos, del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Alemania. «Nuestros nuevos hallazgos proporcionan nueva evidencia de que un campo magnético ordenado se extiende por todo el gas calentado que envuelve el agujero negro».
A medida que la materia cae hacia el agujero negro, se forma un «disco de acreción» alrededor del objeto que está fuertemente magnetizado. A medida que este disco gira, las líneas del campo magnético que contiene se tuercen y se enrollan fuertemente, lo que impide que la energía magnética se libere de manera eficiente.
Las observaciones del EHT del agujero negro supermasivo Perseo A que gira rápidamente y el «disco detenido magnéticamente» que lo rodea sugieren que la velocidad a la que gira un agujero negro podría estar asociada con su capacidad para lanzar chorros.
Esto significa que, si bien estos chorros representan que el magnetismo vence a 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, pueden ayudar a determinar si este es el caso.
«¿Por qué los agujeros negros son tan buenos para producir potentes chorros? Ésta es una de las preguntas más fascinantes de la astrofísica», afirma Maciek Wielgus, investigador del MPIfR. «Esperamos que los efectos relativistas generales que se producen justo encima del horizonte de sucesos del agujero negro puedan ser la clave para responder a esta pregunta. Estas observaciones de alta resolución finalmente están allanando el camino hacia una verificación observacional».
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El EHT pudo realizar observaciones en profundidad de este agujero negro y sus chorros utilizando una técnica llamada interferometría de línea de base muy larga (VLBI), que permite crear una imagen cotejando señales de numerosas observaciones telescópicas del mismo objeto. . El EHT consta de una serie de telescopios individuales repartidos por todo el mundo que se unen para formar un único instrumento del tamaño de la Tierra.
«Estamos muy entusiasmados porque estos resultados son un paso importante hacia la comprensión de galaxias como 3C 84», afirmó Anton Zensus, director del MPIfR y jefe de su departamento de investigación de Radioastronomía/VLBI. «Junto con nuestros socios internacionales, nos esforzamos por mejorar las capacidades del Event Horizon Telescope para permitir una visión aún más detallada de la formación de chorros alrededor de los agujeros negros».
La investigación del equipo fue publicada en línea el jueves (1 de febrero) en la revista Astronomía y Astrofísica.