Cómo levantar el velo que cubre el agujero negro de nuestra galaxia
Hasta ahora una tenue nube de gas caliente ha dificultado el estudio y la obtención de imágenes nítidas de SgrA*, el agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. Pero por primera vez un equipo internacional de astrónomos ha empleado el telescopio ALMA, en Chile, junto con otros radiotelescopios repartidos por la Tierra para ver a través de esa niebla y analizar la fuente de radio asociada a este oscuro objeto con una calidad sin precedentes.
Diversas imágenes de SgrA*: simulación a 86 GHz (superior izquierda), simulación con los efectos del centelleo interestelar (superior derecha), como se ve en el cielo a partir de las observaciones recientes (inferior derecha) y la observada con su aspecto real después de eliminar los efectos del centelleo interestelar (inferior izquierda). A la derecha, la red Global de VLBI Milimétrica (GMVA) junto con ALMA. / S. Issaoun, M. Mościbrodzka, Radboud University/ M. D. Johnson, D. Pesce, CfA
Los agujeros negros supermasivos suelen encontrarse en el centro de las galaxias y se cree que son responsables de algunos de los fenómenos más energéticos del universo. Actualmente, se cree que la materia en los alrededores de estos objetos cae sobre ellos formando un ‘disco de acrecimiento’ en cuyo eje se forman chorros o jets extragalácticos compuestos de plasma que escapan del agujero negro a velocidades extremas, cercanas a la de la luz. Tanto el acrecimiento como los chorros de plasma producen grandes cantidades de emisión radio.
Gracias a una de estas fuentes de radio, brillante y compacta, los astrónomos han podido deducir la existencia del agujero negro supermasivo más próximo a la Tierra (llamado SgrA*), localizado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y con un peso aproximado de 4 millones de soles.
El agujero negro supermasivo más próximo a la Tierra, llamado SgrA*, está en el centro de la Vía Láctea y pesa aproximadamente 4 millones de soles
Aunque es el más cercano, su tamaño aparente en el cielo es menor que una cienmillonésima de grado, similar al de una pelota de tenis en la superficie de la Luna, vista desde nuestro planeta. Este tamaño está determinado por el llamado radio de Schwarzschild (un radio asociado a la cantidad de masa usado para medir agujeros negros), que para SgrA* es unas 14 veces mayor que nuestro Sol, pero visto a una distancia de unos cien mil años-luz. Justo en el radio de Schwarzschild, la luz no puede escapar de la atracción gravitatoria del agujero negro, por lo que éste toma el aspecto de un ‘agujero oscuro’ en el firmamento.
Durante los últimos veinte años, se han ido sucediendo intentos para obtener la imagen más nítida posible de SgrA*, con una resolución suficientemente alta como para observar cómo se comporta la materia en las inmediaciones de ese radio.
Esta semana, un equipo internacional de investigadores liderado por la astrónoma Sara Issaoun de la Universidad de Harvard (EE UU) describe en el Astrophysical Journal los resultados de nuevas observaciones de SgrA* obtenidas con una resolución y calidad sin precedentes: “Alcanzan una resolución angular que mejoran los experimentos previos por un factor de dos, y reconstruimos una imagen de SgrA* libre de los efectos de ‘centelleo interestelar’ (uno de los principales factores limitantes para verlo en alta resolución)”, destacan los autores.
La unión de ALMA y la red global GMVA
El ínfimo tamaño aparente de SgrA* requiere el uso de una técnica especial de observación, capaz de proporcionaros las resoluciones más altas accesibles con la tecnología actual. Para tomar los datos se ha utilizado el telescopio ALMA, al norte de Chile, junto con una red global de radiotelescopios llamada Global mm-VLBI Array (GMVA).
Dos de los radiotelescopios que han formado parte de esta red global denominada GMVA son españoles: el radiotelescopio de 40 m del Observatorio de Yebes perteneciente al Instituto Geográfico Nacional (IGN) y localizado en Yebes, Guadalajara y el radiotelescopio de 30 m del Instituto de Radioastronomía Milimétrica, del que el IGN es copropietario, situado en Granada. Ambos observatorios están clasificados como Infraestructuras Cientifico Técnicas Singulares españolas (ICTS) por la calidad de sus instalaciones y los trabajos que en ellas se realizan.
El chorro de radio asociado a este agujero negro podría apuntar directamente hacia nosotros
Según Pablo de Vicente, coautor del trabajo y astrónomo en el Observatorio de Yebes, “la resolución de un telescopio aumenta con su tamaño físico. Utilizando una técnica denominada Interferometría de Muy Larga Base (VLBI, por sus siglas en inglés) somos capaces de sintetizar un telescopio virtual tan grande como todo el planeta Tierra”. La técnica de VLBI usa las señales que llegan a varios radiotelescopios dispersos sobre la superficie terrestre, combinándolas en un superordenador que emula, usando procedimientos avanzados de análisis de datos, un telescopio de tamaño igual a la máxima distancia entre los radiotelescopios.
“La resolución de un telescopio también aumenta con la frecuencia de observación”, señala Iván Martí Vidal, también coautor del trabajo y astrónomo en el Observatorio de Yebes, que explica: “Las observaciones de este trabajo son las primeras a 87 gigahercios en las que ha participado el telescopio ALMA de Chile”.
ALMA es con diferencia el telescopio más sensible del mundo a estas frecuencias tan altas, y ha podido participar en estas observaciones gracias a un proyecto internacional denominado ALMA Phasing Project.
“La alta calidad de nuestra nueva imagen de SgrA* también nos ha permitido constreñir los diferentes modelos de emisión del agujero negro, que situamos en una región simétrica alrededor de unos doce radios de Schwarzschild”, apunta Martí Vidal, y De Vicente añade: “Esto puede indicar que la emisión radio se produce en el disco de acrecimiento. Sin embargo esto convertiría a SgrA* en una excepción comparado con otros agujeros negros. La alternativa podría ser que el chorro de radio apunte directamente en nuestra dirección”.
Futuras observaciones de SgrA*, con la técnica de VLBI, proporcionarán muy pronto información crucial sobre los procesos y la dinámica en los alrededores de este agujero negro, unas observaciones que contendrán la clave para un mejor entendimiento de los que son hoy en día los objetos más exóticos del universo conocido.
Referencia bibliográfica:
S. Issaoun, M. D. Johnson, L. Blackburn, C. D. Brinkerink, M. Mościbrodzka, A. Chael, C. Goddi, I. Martí-Vidal, J. Wagner, S. S. Doeleman, H. Falcke, T. P. Krichbaum, K. Akiyama, U. Bach, K. L. Bouman, G. C. Bower, A. Broderick, I. Cho, G. Crew, J. Dexter, V. Fish, R. Gold, J. L. Gómez, K. Hada, A. Hernández-Gómez, M. Janßen M. Kino, M. Kramer, L. Loinard, R.-S. Lu, S. Markoff, D. P. Marrone, L. D. Matthews, J. M. Moran, C. Müller, F. Roelofs, E. Ros, H. Rottmann, S. Sanchez, R. P. J. Tilanus, P. de Vicente, M. Wielgus, J. A. Zensus and G.-Y. Zhao. “The Size, Shape, and Scattering of Sagittarius A * at 86 GHz: First VLBI with ALMA”. ApJ 871: 30, enero de 2019.
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