Descubrimiento IMP de Radio Astronomía

Zoom en el corazón oscuro de Centauro A con el Event Horizon Telescope

19. Julio 2021

Centauro es una de las constelaciones más famosas del cielo austral. Dentro de esta constelación se encuentra la radiogalaxia Centauro A, que puede verse como una tenue nebulosa usando solo binoculares. Como la mayoría de las galaxias, Centauro A también alberga un agujero negro supermasivo. Con el Event Horizon Telescope (EHT), los investigadores se han acercado al corazón de esta galaxia a unos 13 millones de años luz de distancia. En el proceso, el equipo no solo determinó con precisión la posición del agujero negro, sino que también observó un gigantesco chorro que se originaba allí. Esta corriente de gas agrupada parece emitir radiación solo en sus bordes exteriores, lo que cuestiona los modelos teóricos.

Aproximación: Las extensas nubes de gas del chorro de Centauro A se extienden sobre aproximadamente 16 diámetros de luna llena en el rango de ondas de radio en el cielo terrestre (izquierda). En luz óptica, solo la galaxia en sí es visible, aquí con un aumento de 40x (arriba a la derecha). El chorro interior fue fotografiado por los telescopios Tanami con 165.000 aumentos (abajo a la derecha). La imagen actual del Event Horizon Telescope (abajo) tiene la resolución de detalle más alta con un aumento de 60.000.000 veces. Aumentar imagen

Aproximación: Las extensas nubes de gas del chorro de Centauro A se extienden sobre aproximadamente 16 diámetros de luna llena en el rango de ondas de radio en el cielo terrestre (izquierda). En luz óptica, solo la galaxia en sí es visible, aquí con un aumento de 40x (arriba a la derecha). El chorro interior fue fotografiado por los telescopios Tanami con 165.000 aumentos (abajo a la derecha). La imagen actual del Event Horizon Telescope (abajo) tiene la resolución de detalle más alta con un aumento de 60.000.000 veces.

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Centauro A brilla en el radio de alcance como un objeto masivo y brillante en el firmamento terrestre. En 1949, la galaxia con el número de catálogo NGC 5128 fue identificada como una de las primeras fuentes de radio extragalácticas. Desde entonces, los astrónomos los han explorado extensamente en todo el espectro electromagnético, no solo en luz óptica y ondas de radio, sino también con telescopios infrarrojos, de rayos X y de rayos gamma.

Centauro A esconde un agujero negro con una masa 55 millones de veces mayor que la del sol. En comparación, la trampa de gravedad en el centro de la galaxia tiene unos cuatro millones de masas solares, y el agujero negro en la galaxia elíptica gigante M 87 tiene alrededor de seis mil quinientos millones. Este último fue examinado por el EHT en abril de 2017; la imagen de la sombra de este agujero negro, publicada dos años después, ha hecho una gran contribución a la historia científica.

En 2017, las ocho antenas del EHT, que están distribuidas por todo el mundo, también recopilaron datos de Centauro A. Después de un análisis complejo, la región central de la galaxia ahora aparece con detalles que antes no se habían obtenido. “Esto nos permite por primera vez estudiar un chorro de radio extragaláctico en escalas más pequeñas que la distancia que recorre la luz en un día”, dice el líder del equipo Michael Janssen del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn y la Universidad Radboud Nijmegen. “Vemos de primera mano cómo un chorro masivo nace de un agujero negro supermasivo”.

Centauro A ya había sido escaneado a fondo una vez: a una longitud de onda de un milímetro tanto por el Atacama Pathfinder Experiment (APEX) como por el South Pole Telescope (STP) en enero de 2015. “Estas mediciones innovadoras, a partir de las cuales pudimos estimar la compacidad del núcleo abrió el camino para la imagen que ahora hemos obtenido utilizando la red EHT completa ”, dice Eduardo Ros del Instituto Max Planck de Radioastronomía.

En términos de nitidez, la medición con el EHT a una longitud de onda de 1,3 milímetros supera ampliamente todas las observaciones anteriores. El origen del chorro cerca del agujero negro en ángulo corresponde al tamaño de una manzana en la luna, un factor de aumento de mil millones. Esto es posible gracias a un método especial llamado interferometría de línea de base muy larga (VLBI por sus siglas en inglés). Se superponen las señales que los diferentes observatorios reciben de un mismo objeto al mismo tiempo. El poder de resolución de dicha "antena virtual" es similar al de un radiotelescopio del tamaño de la Tierra.

Primer plano: la imagen muestra la región de lanzamiento del chorro en la radiogalaxia Centauro A, tomada con el Event Horizon Telescope a una longitud de onda de 1,3 milímetros. La barra corresponde a la distancia que recorre la luz en un día. En nuestro sistema planetario, esto es aproximadamente seis veces la distancia entre el Sol y Neptuno. Aumentar imagen
Primer plano: la imagen muestra la región de lanzamiento del chorro en la radiogalaxia Centauro A, tomada con el Event Horizon Telescope a una longitud de onda de 1,3 milímetros. La barra corresponde a la distancia que recorre la luz en un día. En nuestro sistema planetario, esto es aproximadamente seis veces la distancia entre el Sol y Neptuno.
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Los agujeros negros supermasivos ubicados en los centros de galaxias activas como Centauro A ejercen una atracción casi irresistible sobre su entorno. Se alimentan de gas y polvo y liberan enormes cantidades de energía durante su "comida". La mayor parte de la materia cerca del borde de un agujero negro cae al vacío cósmico. Sin embargo, algunas de las partículas circundantes escapan justo antes de su captura. Esto crea "chorros", cuyo mecanismo sigue siendo un misterio.

Los investigadores están utilizando diferentes modelos para tratar de explicar exactamente cómo se comporta la materia cerca de un agujero negro. Pero, ¿cómo se lanzan los chorros desde los centros galácticos? ¿Y cómo pueden extenderse muchos miles de años luz en el espacio, superando con creces el tamaño de sus galaxias anfitrionas? El EHT tiene como objetivo ayudar a responder estas preguntas.

Por ejemplo, la nueva imagen muestra que el chorro que se origina en el interior del Centauro A es más brillante en los bordes que en el centro. Los científicos conocen este fenómeno por otros chorros. Pero nunca se había observado con tanta claridad. “Con esta característica sorprendente, ahora podemos descartar todos los modelos de chorro teóricos de los que no se obtenga tal brillo de bordes”, dice Matthias Kadler, astrofísico de la Universidad de Würzburg.

Además, las mediciones de EHT han identificado la posición probable del agujero negro en el punto de partida del chorro. Basándose en este hallazgo, los investigadores predicen que las observaciones futuras en longitudes de onda aún más cortas y una resolución de detalle más alta permitirán representar el agujero negro en el corazón de Centaurus A, análogo al de la galaxia gigante M 87.

“El EHT nos permite no solo observar las sombras de los agujeros negros, sino también investigar el origen de los chorros gigantes de materia en las galaxias”, dice Anton Zensus, director del Instituto Max Planck de Radioastronomía y presidente fundador de la colaboración EHT. . “En los chorros que emergen de las inmediaciones del agujero negro, la relatividad y los campos magnéticos interactúan”.

 
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