Telescopios se unen en observaciones sin precedentes de famoso agujero negro
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Telescopios se unen en observaciones sin precedentes de famoso agujero negro

14 abril, 2021 / Tiempo de lectura: 10 minutes

Artículo Científico

En abril de 2019, los científicos publicaron la primera imagen de un agujero negro en la galaxia M87 utilizando el Event Horizon Telescope (EHT). Sin embargo, ese notable logro fue solo el comienzo de la historia científica que se contará. Se están publicando datos de 19 observatorios que prometen brindar una visión incomparable de este agujero negro y el sistema que alimenta, y mejorar las pruebas de la Teoría de la relatividad general de Einstein. El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) participó en las observaciones del EHT en abril de 2017 y también produjo una imagen del chorro a mayor escala que emanaba de las proximidades del enorme agujero negro.

«Sabíamos que la primera imagen directa de un agujero negro sería revolucionaria», dijo Kazuhiro Hada del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, coautor del nuevo estudio. «Pero para aprovechar al máximo esta notable imagen, necesitamos saber todo lo que podamos sobre el comportamiento del agujero negro en ese momento mediante la observación de todo el espectro electromagnético».

La tremenda atracción gravitacional de un agujero negro supermasivo puede impulsar chorros de partículas que viajan casi a la velocidad de la luz a través de grandes distancias. El resultado produce radiación electromagnética que abarca todo el rango, desde ondas de radio hasta luz visible y rayos gamma.

En este video, los resultados de cada telescopio a lo largo de la campaña de observación revelan estructuras nunca antes vistas y el impacto del agujero negro en sus alrededores en regiones que abarcan de uno a 100.000 años luz de diámetro.

«Comprender la aceleración de partículas es realmente fundamental para comprender tanto la imagen EHT como los chorros, en todos sus ‘colores'», dijo la coautora Sera Markoff, de la Universidad de Ámsterdam. «Estos chorros logran transportar la energía liberada por el agujero negro a escalas más grandes que la galaxia anfitriona, como un enorme cable de alimentación. Nuestros resultados nos ayudarán a calcular la cantidad de energía transportada y el efecto que tienen los chorros del agujero negro en su entorno».

Para ampliar su visión de la región alrededor del agujero negro de 6,5 millones de masas solares, los científicos organizaron una campaña de observación de múltiples longitudes de onda, que incluía 19 observatorios terrestres y espaciales que trabajaban en rayos gamma, rayos X y luz visible y longitudes de onda de radio. El estudio utilizó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

“Hay varios grupos ansiosos por ver si sus modelos concuerdan con estas ricas observaciones, y estamos emocionados de ver que toda la comunidad usa este conjunto de datos públicos para ayudarnos a comprender mejor los vínculos profundos entre los agujeros negros y sus chorros” dijo el coautor Daryl Haggard de la Universidad McGill.

Este nuevo estudio, publicado en The Astrophysical Journal Letters, proporciona un recurso valioso para ayudar a los científicos a comprender la física de cómo operan esos monstruosos agujeros negros y afectan fuertemente su entorno.

Información adicional

La investigación publicada en The Astrophysical Journal Letters que describe estos resultados está disponible aquí. Este documento fue dirigido por 33 miembros del Grupo de Trabajo Científico de Longitud de Onda Múltiple de EHT, e incluye como coautores a miembros de las siguientes colaboraciones: toda la Colaboración del Telescopio Event Horizon; la Colaboración del Telescopio de Área Grande Fermi; la colaboración H.E.S.S; la colaboración MAGIC; la colaboración VERITAS y la colaboración EAVN. Los coordinadores del Grupo de Trabajo Científico de Longitud de Onda Múltiple de EHT son Sera Markoff, Kazuhiro Hada y Daryl Haggard, quienes junto con Juan Carlos Algaba y Mislav Baloković, también coordinaron el trabajo en el documento.

Las instalaciones de MWL asociadas incluyen: Red europea de VLBI (EVN); Matriz de alta sensibilidad (HSA); VLBI Exploración de Radioastrometría (VERA); Red VLBI de Corea (KVN); Red VLBI de Asia Oriental / KVN y VERA Array (EAVN / KaVA); Matriz de línea de base muy larga (VLBA); Matriz VLBI milimétrica global (GMVA); Instrumento GRAVITY del interferómetro del telescopio muy grande (VLTI / GRAVITY); Observatorio Swift de Neil Gehrels (Swift); Telescopio espacial Hubble (HST); Observatorio de rayos X Chandra (Chandra); Matriz de telescopio espectroscópico nuclear (NuSTAR); Misión de espectroscopia de rayos X de alto rendimiento y misión de espejos múltiples de rayos X (XMM-Newton); Telescopio espacial de área grande Fermi (Fermi-LAT); Sistema estereoscópico de alta energía (H.E.S.S.); Principales Telescopios Cherenkov de Imágenes Gamma Atmosféricas (MAGIC); Sistema de matriz de telescopios de imágenes de radiación muy enérgico (VERITAS).

La campaña de 2017 involucró a una gran cantidad de observatorios y telescopios. En las longitudes de onda de radio, involucró: la Red Europea de Interferometría de Línea de Base Muy Larga (VLBI) (EVN) el 9 de mayo de 2017; High Sensitivity Array (HSA), que incluye Very Large Array (VLA), la antena Effelsberg 100m y las 10 estaciones del Very Long Baseline Array (VLBA) del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) el 15, 16 y 20 de mayo; la Exploración de Radioastronomía VLBI (VERA) en 17 ocasiones diferentes en 2017; la Red Coreana VLBI (KVN) durante siete épocas entre marzo y diciembre; la Red VLBI de Asia Oriental (EAVN) y KVN y VERA Array (KaVA), durante 14 épocas entre marzo y mayo de 2017; el VLBA el 5 de mayo de 2017; el Global Millimeter-VLBI-Array (GMVA) el 30 de marzo de 2017; el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA); la matriz submilimétrica (SMA) como parte de un programa de monitoreo continuo. En longitudes de onda ultravioleta (UV) involucró al Observatorio Neil Gehrels Swift (Swift) con múltiples observaciones entre el 22 de marzo y el 20 de abril de 2017; ya longitudes de onda ópticas: Swift; y el Telescopio Espacial Hubble el 7, 12 y 17 de abril de 2017. (Los datos del Hubble se obtuvieron del archivo del Hubble porque eran parte de un programa de observación independiente). En las longitudes de onda de rayos X, involucró al Observatorio de rayos X Chandra el 11 y 14 de abril de 2017; el Matriz de Telescopios Espectroscópicos Nucleares (NuSTAR) el 11 y 14 de abril de 2017; y Swift. En longitudes de onda de rayos gamma involucró a Fermi del 22 de marzo al 20 de abril de 2017; el sistema estereoscópico de alta energía (H.E.S.S); los principales telescopios Cherenkov de Imágenes Gamma Atmosféricas (MAGIC) y el Sistema de Arreglos de Telescopios de Imágenes de Radiación Muy Energética (VERITAS).

El grupo de trabajo EHT de longitud de onda múltiple (MWL) es un colectivo de miembros de la colaboración EHT y socios externos que trabajan juntos para garantizar la cobertura de banda ancha MWL durante las campañas EHT, para maximizar la producción científica. La colaboración de EHT involucra a más de 300 investigadores de África, Asia, Europa, América del Norte y del Sur. La colaboración internacional está trabajando para capturar las imágenes de agujeros negros más detalladas jamás obtenidas mediante la creación de un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Con el respaldo de una considerable inversión internacional, el EHT conecta los telescopios existentes utilizando sistemas novedosos, creando un instrumento fundamentalmente nuevo con el mayor poder de resolución angular que se haya logrado hasta ahora.

Los telescopios EHT individuales involucrados son: ALMA, APEX, el telescopio IRAM de 30 metros, el telescopio James Clerk Maxwell (JCMT), el gran telescopio milimétrico (LMT), la matriz submilimétrica (SMA), el telescopio submilimétrico (SMT) y el telescopio del polo sur (SPT). El Telescopio de Groenlandia, el Telescopio de Kitt Peak y NOEMA se unieron a EHT después de las observaciones de 2017.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Imagen

Imagen compuesta que muestra cómo se veía el sistema M87, en todo el espectro electromagnético, durante la campaña de abril de 2017 del Event Horizon Telescope para tomar la primera imagen icónica de un agujero negro. Esta imagen, que requiere 19 instalaciones diferentes en la Tierra y en el espacio, revela las enormes escalas abarcadas por el agujero negro y su chorro que apunta hacia adelante, lanzado justo fuera del horizonte de eventos y que abarca toda la galaxia. La parte superior izquierda de la figura es una imagen tomada por ALMA, que muestra el chorro de mayor escala observado en la misma escala que la imagen visible tomada por el Telescopio Espacial Hubble y la imagen de rayos X de Chandra (parte superior derecha). | Crédito: Grupo de trabajo científico de longitud de onda múltiple de EHT; la Colaboración EHT; ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); el EVN; la Colaboración EAVN; VLBA (NRAO); el GMVA; el telescopio espacial Hubble; el Observatorio Swift de Neil Gehrels; el Observatorio de rayos X Chandra; la matriz de telescopios espectroscópicos nucleares; la Colaboración Fermi-LAT; la colaboración H.E.S.S; la colaboración MAGIC; la colaboración VERITAS; NASA y ESA. Composición de J. C. Algaba
Imagen compuesta que muestra cómo se veía el sistema M87, en todo el espectro electromagnético, durante la campaña de abril de 2017 del Event Horizon Telescope para tomar la primera imagen icónica de un agujero negro. Esta imagen, que requiere 19 instalaciones diferentes en la Tierra y en el espacio, revela las enormes escalas abarcadas por el agujero negro y su chorro que apunta hacia adelante, lanzado justo fuera del horizonte de eventos y que abarca toda la galaxia. La parte superior izquierda de la figura es una imagen tomada por ALMA, que muestra el chorro de mayor escala observado en la misma escala que la imagen visible tomada por el Telescopio Espacial Hubble y la imagen de rayos X de Chandra (parte superior derecha). | Crédito: Grupo de trabajo científico de longitud de onda múltiple de EHT; la Colaboración EHT; ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); el EVN; la Colaboración EAVN; VLBA (NRAO); el GMVA; el telescopio espacial Hubble; el Observatorio Swift de Neil Gehrels; el Observatorio de rayos X Chandra; la matriz de telescopios espectroscópicos nucleares; la Colaboración Fermi-LAT; la colaboración H.E.S.S; la colaboración MAGIC; la colaboración VERITAS; NASA y ESA. Composición de J. C. Algaba

Videos

Zoom-out del agujero negro en Messier 87 a través del espectro electromagnético. Cada paso proporciona datos en muchos factores de escala de diez, tanto de longitudes de onda de luz como de tamaño físico. | Crédito: Grupo de trabajo científico de longitud de onda múltiple de EHT; la Colaboración EHT; ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); el EVN; la Colaboración EAVN; VLBA (NRAO); el GMVA; el telescopio espacial Hubble; el Observatorio Swift de Neil Gehrels; el Observatorio de rayos X Chandra; la matriz de telescopios espectroscópicos nucleares; la Colaboración Fermi-LAT; la colaboración H.E.S.S; la colaboración MAGIC; la colaboración VERITAS; NASA, ESA y ESO; NASA / GSFC / SVS / M.Subbarao y NASA / CXC / SAO / A.Jubett.
Crédito: Sophia Dagnello; NRAO/AUI/NSF; CXC; Colaboración EHT

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