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Una impresionante imagen muestra los campos magnéticos del agujero negro supermasivo

La colaboración del Telescopio Event Horizon, el grupo que tomó la primera imagen histórica de un agujero negro, está de vuelta con una nueva e impresionante imagen. Este muestra los campos magnéticos girando alrededor del agujero negro supermasivo en el corazón de nuestra galaxia, Sagitario A*.

Los agujeros negros son difíciles de fotografiar porque se tragan todo lo que se acerca a ellos, incluso la luz, debido a su gravedad inmensamente poderosa. Sin embargo, eso no significa que sean invisibles. El agujero negro en sí no se puede ver, pero la materia arremolinada es lo suficientemente brillante como para ser fotografiada. Esta nueva imagen aprovecha una característica de la luz llamada polarización, revelando los poderosos campos magnéticos que giran alrededor del enorme agujero negro.

La colaboración del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés), que produjo la primera imagen de nuestro agujero negro de la Vía Láctea publicada en 2022, ha capturado una nueva vista del objeto masivo en el centro de nuestra galaxia: cómo se ve en luz polarizada. Esta es la primera vez que los astrónomos han podido medir la polarización, una firma de los campos magnéticos, tan cerca del borde de Sagitario A*. Esta imagen muestra la vista polarizada del agujero negro de la Vía Láctea. Las líneas marcan la orientación de la polarización, que está relacionada con el campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro.
La colaboración del Telescopio Event Horizon (EHT, por sus siglas en inglés), que produjo la primera imagen de nuestro agujero negro de la Vía Láctea publicada en 2022, ha capturado una nueva vista del objeto masivo en el centro de nuestra galaxia: cómo se ve en luz polarizada. Esta es la primera vez que los astrónomos han podido medir la polarización, una firma de los campos magnéticos, tan cerca del borde de Sagitario A*. Colaboración EHT

«Lo que estamos viendo ahora es que hay campos magnéticos fuertes, retorcidos y organizados cerca del agujero negro en el centro de la galaxia de la Vía Láctea», dijo Sara Issaoun, codirectora del proyecto en el Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian, en un comunicado. La imagen permitió a los investigadores comparar este agujero negro, también conocido como Sgr A*, con el famoso primer agujero negro fotografiado, M87*.

«Además de que Sgr A* tiene una estructura de polarización sorprendentemente similar a la observada en el agujero negro M87*, mucho más grande y poderoso, hemos aprendido que los campos magnéticos fuertes y ordenados son fundamentales para la forma en que los agujeros negros interactúan con el gas y la materia que los rodea», dijo Issaoun.

La polarización de la luz se refiere a la orientación en la que fluctúan las ondas. Cuando la luz está polarizada, oscila en una dirección particular, y aunque se ve igual que la luz normal para los ojos humanos, los investigadores pueden estudiar esta luz polarizada para aprender sobre la orientación de los campos magnéticos.

«Al obtener imágenes de la luz polarizada del gas caliente que brilla cerca de los agujeros negros, estamos deduciendo directamente la estructura y la fuerza de los campos magnéticos que enhebran el flujo de gas y materia de la que se alimenta y expulsa el agujero negro», explicó el codirector del proyecto, Angelo Ricarte. «La luz polarizada nos enseña mucho más sobre la astrofísica, las propiedades del gas y los mecanismos que tienen lugar cuando un agujero negro se alimenta».

Los investigadores utilizaron una técnica similar para examinar los campos magnéticos de M87* en 2021, y ahora que tienen una imagen similar de Sagitario A*, pueden comparar los dos. Un hallazgo sorprendente es que a pesar de que Sagitario A* es más de mil veces más pequeño que M87*, los dos tienen campos magnéticos notablemente similares.

«El hecho de que la estructura del campo magnético de M87* sea tan similar a la de Sgr A* es significativo porque sugiere que los procesos físicos que gobiernan la forma en que un agujero negro se alimenta y lanza un chorro podrían ser universales entre los agujeros negros supermasivos, a pesar de las diferencias en masa, tamaño y entorno circundante», dijo la científica adjunta del proyecto EHT, Mariafelicia De Laurentis. «Este resultado nos permite refinar nuestros modelos teóricos y simulaciones, mejorando nuestra comprensión de cómo se ve influenciada la materia cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro».

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Diego Bastarrica
Diego Bastarrica es periodista y docente de la Universidad Diego Portales de Chile. Especialista en redes sociales…
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Además de atraer cualquier cosa que se acerque a ellos, los agujeros negros ocasionalmente pueden expulsar materia a velocidades muy altas. Cuando las nubes de polvo y gas se acercan al horizonte de eventos de un agujero negro, parte de él caerá hacia adentro, pero algunos pueden ser redirigidos hacia afuera en ráfagas altamente energéticas, lo que resulta en dramáticos chorros de materia que se disparan a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Los chorros pueden propagarse por miles de años luz, con un chorro emergiendo de cada uno de los polos del agujero negro en un fenómeno que se cree que está relacionado con el giro de estos.
Los científicos que observan el núcleo de radio compacto de M87 han descubierto nuevos detalles sobre el agujero negro supermasivo de la galaxia. En la concepción de este artista, el chorro masivo de materia del agujero negro se ve elevándose desde el centro del agujero negro. Las observaciones en las que se basa esta ilustración representan la primera vez que el chorro y la sombra del agujero negro se han fotografiado juntos, dando a los científicos nuevos conocimientos sobre cómo los agujeros negros pueden lanzar estos poderosos chorros. S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Algunos de los chorros más grandes del universo conocido provienen de los enormes agujeros negros en el centro de las galaxias, llamados agujeros negros supermasivos. Y ahora, por primera vez, los astrónomos han fotografiado un agujero negro supermasivo expulsando uno de esos chorros. El agujero negro en cuestión es el famoso en el corazón de la galaxia Messier 87, que es conocida por ser el primer agujero negro fotografiado por una colaboración llamada Event Horizon Telescope (EHT). Usando una asociación similar de telescopios en todo el mundo, los astrónomos pudieron capturar este monstruoso agujero negro arrojando materia en un chorro.
Esta imagen de GMVA+ALMA muestra la sombra del chorro y el agujero negro de M87 juntos por primera vez, dando a los científicos el contexto necesario para comprender dónde se formó el poderoso chorro. Las nuevas observaciones también revelaron que el anillo del agujero negro, que se muestra en el recuadro, es un 50% más grande de lo que los científicos creían anteriormente. R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Las observaciones también han dado una nueva visión del agujero negro en sí. "Las imágenes originales del EHT revelaron solo una parte del disco de acreción que rodea el centro del agujero negro. Al cambiar las longitudes de onda de observación de 1,3 milímetros a 3,5 milímetros, podemos ver más del disco de acreción, y ahora el chorro, al mismo tiempo", dijo uno de los investigadores, Toney Minter, en un comunicado. "Esto reveló que el anillo alrededor del agujero negro es un 50% más grande de lo que creíamos anteriormente".

Las observaciones fueron tomadas con radiotelescopios, incluyendo conjuntos potentes como el Global mm-VLBI Array (GMVA) y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que utilizan muchos platos más pequeños que trabajan juntos para observar fuentes de radio muy distantes. Al combinar los esfuerzos de diferentes observatorios, los astrónomos podrían obtener una mejor visión de este famoso agujero negro. Sabían que el agujero negro estaba emitiendo chorros, pero no sabían exactamente cómo o dónde se estaban formando esos chorros.

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Usan IA para mejorar la primera imagen de un agujero negro
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El mundo observó con deleite cuando los científicos revelaron la primera imagen de un agujero negro en 2019, mostrando el enorme agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87. Ahora, esa imagen se ha refinado y afilado utilizando técnicas de aprendizaje automático. El enfoque, llamado PRIMO o modelado interferométrico de componentes principales, fue desarrollado por algunos de los mismos investigadores que trabajaron en el proyecto original del Event Horizon Telescope que tomó la foto del agujero negro.

Esa imagen combinó datos de siete radiotelescopios de todo el mundo que trabajaron juntos para formar una matriz virtual del tamaño de la Tierra. Si bien ese enfoque fue increíblemente efectivo para ver un objeto tan distante ubicado a 55 millones de años luz de distancia, significó que había algunas lagunas en los datos originales. El nuevo enfoque de aprendizaje automático se ha utilizado para llenar esos vacíos, lo que permite una imagen final más nítida y precisa.
La imagen del agujero negro supermasivo M87 publicada originalmente por la colaboración Event Horizon Telescope en 2019 (izquierda); y una nueva imagen generada por el algoritmo PRIMO utilizando el mismo conjunto de datos (derecha). L. Medeiros (Instituto de Estudios Avanzados), D. Psaltis (Georgia Tech), T. Lauer (NOIRLab de NSF) y F. Ozel (Georgia Tech)
"Con nuestra nueva técnica de aprendizaje automático, PRIMO, pudimos lograr la máxima resolución de la matriz actual", dijo la autora principal de la investigación, Lia Medeiros, del Instituto de Estudios Avanzados, en un comunicado. "Dado que no podemos estudiar los agujeros negros de cerca, el detalle en una imagen juega un papel crítico en nuestra capacidad para comprender su comportamiento. El ancho del anillo en la imagen es ahora más pequeño en aproximadamente un factor de dos, lo que será una poderosa restricción para nuestros modelos teóricos y pruebas de gravedad".

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Un par de agujeros negros supermasivos a punto de fusionarse
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Los corazones de algunas galaxias brillan tan intensamente que se les da un nombre especial: cuásares. Alimentadas por agujeros negros supermasivos en el centro de estas galaxias, estas regiones emiten enormes cantidades de luz a medida que el gas cae hacia el agujero negro y se calienta, lo que resulta en un brillo tan poderoso como más de 100 mil millones de estrellas. Recientemente, los astrónomos que usan el Telescopio Espacial Hubble vieron dos de estos cuásares ardiendo intensamente en el cielo nocturno, y están en curso de colisión.

El par de cuásares, conocido como SDSS J0749 + 2255, son de algunas de las primeras etapas del universo cuando tenía solo 3 mil millones de años. Las dos galaxias que albergan los cuásares están en proceso de fusión, y eventualmente, las dos se unirán para formar una enorme galaxia.
El concepto de este artista muestra el brillante resplandor de dos cuásares que residen en los núcleos de dos galaxias que están en el caótico proceso de fusión. El tira y afloja gravitacional entre las dos galaxias enciende una tormenta de fuego de nacimiento de estrellas. ILUSTRACIÓN: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Los dos agujeros negros están a solo 10.000 años luz de distancia, y tardarán diez millones de años en fusionarse. Eso puede sonar como mucho tiempo, pero es inminente en términos galácticos. Observar el par puede ayudar a los astrónomos a aprender sobre el universo temprano y cómo se forman las galaxias grandes.

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