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Una red de telescopios consigue tomar una imagen sin precedentes de la radiación emitida por un agujero negro

Acercarse al jet del agujero negro y verlo en diferentes longitudes de onda de radio ha revelado estructuras con más detallade.
Imagen: J.Y. Kim, Boston University Blazar program, and the EHT Collaboration. (MPIfR)
Acercarse al jet del agujero negro y verlo en diferentes longitudes de onda de radio ha revelado estructuras con más detallade.
Imagen: J.Y. Kim, Boston University Blazar program, and the EHT Collaboration. (MPIfR)

Una red mundial de telescopios ha conseguido producir una imagen de un jet de ondas de radio que parece explotar desde el centro de un agujero negro supermasivo a más de 15 veces la velocidad de la luz.

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Hace un año, científicos en observatorios de todo el mundo se unieron para producir la primera imagen de la sombra de un agujero negro. Pero el Telescopio del Horizonte de Sucesos puede servir para producir más que la simple imagen de un donut cósmico. Durante sus observaciones de abril de 2017, también tomó una imagen de un blazar: un agujero negro supermasivo que lanzó un jet de radiación hacia la Tierra, permitiendo a los astrónomos verlo mejor y permitiendo sacar imágenes de ese jet de ondas de radio con la mayor resolución que hemos conseguido hasta el momento.

Comprender estos jets que provienen de agujeros negros y cómo se forman es de vital importancia para los astrofísicos hoy en día, y una forma popular de estudiarlos es la interferometría de muy larga base (VLBI, por sus siglas en inglés). La VLBI es un método que combina las observaciones de radiotelescopios ubicados en todo el mundo, creando un telescopio mucho más grande, con el fin de aumentar la resolución general con la que se pueden distinguir objetos distantes. Cada telescopio registra la radiación proveniente de una fuente y la hora exacta a la que llegó la radiación. Los algoritmos informáticos se combinan y, en cierto sentido, traducen los datos a una imagen de alta resolución.

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El uso más famoso de esta técnica provino del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés), un esfuerzo mundial para crear una imagen del círculo oscuro que hay en el centro de un agujero negro. Ocho radiotelescopios tomaron datos durante dos semanas en 2017, y aquella colaboración dio como resultado la imagen icónica del centro de la galaxia M87 el pasado abril. Aunque la imagen de M87 ayudó a los científicos a comprender mejor la formación de los jets, no vinculaba directamente el agujero negro a su jet, según el estudio publicado ayer en Astronomy and Astrophysics. Pero también observaron otros objetos celestes, incluido una fuente brillante de ondas de radio llamada blazar 3C 279, que se encuentra a miles de millones de años luz de distancia.

Los científicos publicaron ayer los resultados de su análisis sobre 3C 279, dirigido por Jae-Young Kim en el Instituto Max Planck de Radioastronomía. El EHT tomó imágenes del objeto el 5, 6, 10 y 11 de abril de 2017, y en los años siguientes los científicos han trabajado para combinar y analizar los datos de sus observaciones.

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La estructura del jet parecía algo retorcida en su base y tenía componentes subestructurales más pequeños que se movían perpendicularmente a nuestro campo de visión. Incluso cambió en el transcurso de los pocos días durante la ventana de observación. Dos de los componentes del jet parecían moverse más rápido que la velocidad de la luz, de hecho, entre 15 y 20 veces la velocidad de la luz. Realmente no se mueven más rápido que la velocidad de la luz, pero lo parece, es un efecto que aparece explicado aquí. Tomadas en conjunto, estas observaciones sugieren que el jet podría ser una emisión de ondas de choque producidas por inestabilidades en su plasma que rotaban o habían sido desviadas.

Una física que no participó en el estudio, la investigadora postdoctoral Konstancja Satalecka del DESY en Alemania, le dijo a Gizmodo que las mediciones son bastante convincentes por sí solas, pero serán aún más emocionantes cuando se combinen con otras longitudes de onda de radiación, como los rayos gamma. Las emisiones de rayos gamma de los jets podrían estar correlacionadas con explosiones como los neutrinos y los rayos cósmicos.

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“Dado que las observaciones del EHT se hicieron durante un tiempo en que el 3C 279 mostró una alta variabilidad en sus rayos gamma, estoy realmente entusiasmada con una publicación posterior en la que los datos de múltiples longitudes de onda se usen para modelar los procesos dentro del jet”, dijo a Gizmodo por correo electrónico. “Esperamos poder determinar la ubicación de la región de emisión de los rayos gamma y aprender más sobre los mecanismos de aceleración y emisión responsables de su origen”.

Este jet es solo un ejemplo, explicó Satalecka, de una familia de objetos que pueden mostrar grandes variaciones. Esto significa que los resultados encontrados aquí no se pueden generalizar para otros núcleos galácticos activos (galaxias cuyos centros también emiten radiación). Aún así, es un paso hacia la comprensión de cómo se forman estos jets.

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Los científicos continúan analizando los datos encontrados en abril de 2017 y esperan producir una imagen o incluso un vídeo del agujero negro que hay en el centro de nuestra propia galaxia. La actual pandemia de covid-19 ha pospuesto la actividad del EHT este mes, por lo que los científicos del EHT están trabajando para analizar más a fondo los datos tomados en 2017 y 2018.

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