A maioría das galaxias albergan un buraco negro supermasivo no seu centro. Aínda que estes obxectos son coñecidos por engulir materia da súa veciñanza inmediata, tamén poden lanzar poderosos chorros de materia que se estenden máis aló das galaxias nas que viven. Este fenómeno é unha incógnita desde hai moito tempo en astronomía.
“Sabemos que os chorros son expulsados da rexión que rodea aos buracos negros”, afirma Ru-Sen Lu, do Observatorio Astronómico de Shnaghai (China), “pero, en realidade, aínda non entendemos de todo como sucede. Para estudalo directamente necesitamos observar a orixe do chorro o máis preto posible do buraco negro”.
Precisamente, unha nova imaxe publicada este mércores móstrao por primeira vez: como a base dun chorro se conecta coa materia que vira ao redor dun buraco negro supermasivo. A protagonista é a galaxia M87, situada a 55 millóns de anos luz de distancia na nosa veciñanza cósmica, e fogar dun buraco negro 6.500 millóns de veces máis masivo que o Sol e o primeiro en ser ‘fotografado’.
A imaxe mostra por primeira vez o lanzamento dun chorro de materia xunto a un buraco negro supermasivo
“Completamos outro capítulo importante no estudo de M87, ao obter a primeira ollada de como o seu buraco negro central aliméntase do seu disco de acreción e lanza o chorro cósmico que se observou por primeira vez hai máis dun século”, apunta José Luis Gómez, investigador do IAA-CSIC que participa no achado.
As observacións anteriores lograran obter imaxes separadas da rexión próxima ao buraco negro e ao chorro, pero esta é a primeira vez que ambos se observan xuntos. “Agora, ao mostrar a rexión que hai ao redor do buraco negro e o chorro ao mesmo tempo, xa temos a imaxe completa”, agrega Jae-Young Kim, da Universidade Nacional Kyungpook (Corea do Sur) e o Instituto Max Planck de Radioastronomía (Alemaña).
A imaxe obtívose co Global Millimetre VLBI Array (GMVA), o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e o Telescopio de Groenlandia (GLT), formando unha rede global de radiotelescopios que traballaron xuntos como un telescopio virtual do tamaño da Terra. Unha rede tan grande pode discernir detalles moi pequenos na rexión que hai ao redor do buraco negro de M87.
“Agora, ao mostrar a rexión que hai ao redor do buraco negro e o chorro ao mesmo tempo, xa temos a imaxe completa”
JAE-YOUNG KIM, do Intituto Max Planck de Radioastronomía
A nova imaxe mostra o chorro emerxendo preto da antiga estrela, así como o que os científicos chaman a sombra do buraco negro. A medida que a materia orbita a rexión, quéntase e emite luz. O buraco negro dóbrase e captura parte desta luz, creando unha estrutura ao redor que, vista desde a Terra, ten forma de anel.
A escuridade no centro do anel é a sombra do buraco negro, que foi fotografada por primeira vez polo Event Horizon Telescope (EHT) en 2017. Tanto esta nova imaxe como aquela combinan datos tomados con varios radiotelescopios distribuídos por todo o mundo, pero a imaxe publicada agora mostra a luz de radio emitida a unha lonxitude de onda máis longa que a do EHT: 3,5 mm en lugar de 1,3 mm.
“O chorro emerxe do anel de emisión ao redor do buraco negro supermasivo central”
THOMAS KRICHBAUM, do Instituto Max Planck de Radioastronomía
“Nesta lonxitude de onda, podemos ver como o chorro emerxe do anel de emisión ao redor do buraco negro supermasivo central,”, afirma Thomas Krichbaum, do Instituto Max Planck de Radioastronomía.
O tamaño do anel observado pola rede de GMVA é aproximadamente un 50% maior en comparación coa imaxe do Event Horizon Telescope. “Para entender a orixe física do anel máis grande e groso, tivemos que usar simulacións feitas por computador co fin de probar diferentes escenarios”, explica Keiichi Asada, da Academia Sinica, en Taiwan. Os resultados suxiren que a nova imaxe revela que hai máis material caendo cara ao buraco negro do que se puido observar co EHT.
Estas novas observacións de M87 realizáronse en 2018 co GMVA, que consta de 14 radiotelescopios en Europa e América do Norte. Ademais, outras dúas instalacións estaban vinculadas ao GMVA: o Telescopio de Groenlandia e ALMA, do cal ESO é socio. ALMA consta de 66 antenas no deserto chileno de Atacama, e desempeñou un papel clave nestas observacións. Os datos recompilados por todos estes telescopios en todo o mundo combínanse utilizando unha técnica chamada interferometría, que sincroniza os sinais tomados por cada instalación individual.
É necesario contar cunha rede de telescopios repartida por todo o planeta para observar ben un astro
Pero para captar adecuadamente a forma real dun obxecto astronómico é importante que os telescopios estean repartidos por toda a Terra. Os telescopios de GMVA están na súa maioría aliñados de leste a oeste, polo que a adición de ALMA no hemisferio sur resultou esencial para captar esta imaxe do chorro e a sombra do buraco negro de M87. “Grazas á localización e sensibilidade de ALMA, puidemos revelar a sombra do buraco negro e, ao mesmo tempo, ver con máis profundidade a emisión do chorro”, explica Lu.
No futuro, as observacións con esta rede de telescopios continuarán desentrañando como os buracos negros supermasivos poden lanzar poderosos chorros. “Planeamos observar a rexión que hai ao redor do buraco negro no centro de M87 en diferentes lonxitudes de onda de radio para estudar máis a fondo a emisión do chorro”, confirma Eduardo Ros, do Instituto Max Planck de Radioastronomía.
Estas observacións simultáneas permitirían ao equipo desentrañar os complicados procesos que teñen lugar preto do buraco negro supermasivo. “Os próximos anos serán emocionantes, xa que poderemos aprender máis sobre o que sucede preto dunha das rexións máis misteriosas do universo”, conclúe Ros.
