Las observaciones de varios años realizadas con el Event Horizon Telescope (EHT) --una red global de telescopios-- revelan cambios inesperados en la polarización del agujero negro supermasivo de la galaxia M87 y detectan emisiones a 230 GHz cerca de la base de su chorro, según ha informado este martes la Universitat de les Illes Balears (UIB) que detalla que las imágenes han sido desarrolladas por el investigador de la UIB Alejandro Mus.
Además, los científicos han encontrado en los datos del EHT los primeros indicios de la emisión extendida del duelo cerca de la base del mismo duelo, que conecta con el anillo alrededor de M87*.
Estas nuevas observaciones, publicadas en la revista 'Astronomy & Astrophysics' el 16 de septiembre, ofrecen nuevas perspectivas sobre cómo la materia y la energía se comportan en los entornos extremos que rodean los agujeros negros.
El investigador Alejandro Mus, profesor ayudante doctor del Departamento de Ciencias Matemáticas e Informática y miembro del grupo de I+D+i consolidado de Soft Computing, Procesamiento de Imágenes y Agregación (SCOPIA) de la UIB, ha contribuido a este descubrimiento desarrollando los algoritmos matemáticos complejos que convierten los datos del EHT en imágenes.
Cambios en el campo magnético de m87
Situada a unos 55 millones de años luz de la Tierra, M87 acoge un agujero negro supermasivo con más de 6.000 millones de veces la masa del Sol. El EHT, una red global de radiotelescopios que actúa como un observatorio del tamaño de la Tierra, capturó por primera vez la imagen icónica de la sombra del agujero negro de M87 en el 2019. Ahora, comparando observaciones de 2017, 2018 y 2021, los científicos han dado un paso más para descubrir cómo cambian los campos magnéticos cerca del agujero negro a lo largo del tiempo.
«Lo más destacable es que, mientras que el tamaño del anillo se ha mantenido constante a lo largo de los años -confirmando la sombra del agujero negro predicha por la teoría de Einstein-, el patrón de polarización cambia de manera significativa», ha asegurado el astrónomo del Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian y coautor principal del nuevo estudio, Paul Tiede.
Tiede añade que esto refleja que «el plasma magnetizado que gira cerca del horizonte de eventos está lejos de ser estático, es dinámico y complejo, y pone los modelos teóricos al límite».
Cambios en el patrón de polarización
Entre 2017 y 2021, el patrón de polarización cambió de dirección. En 2017, los campos magnéticos parecían girar en una dirección; en 2018 se estabilizaron; y en 2021 se invirtieron, girando en la dirección opuesta.
Algunos de estos cambios aparentes en la dirección de rotación de la polarización podrían estar influidos por una combinación de estructura magnética interna y efectos externos, como una pantalla de Faraday. Los efectos acumulativos de estos cambios de polarización en el tiempo sugieren un entorno evolutivo y turbulento, donde los campos magnéticos tienen un papel fundamental en gobernar cómo cae la materia dentro del agujero negro y cómo la energía es proyectada hacia el exterior.
Según indican los astrónomos, el hecho de que el patrón de polarización cambiara de dirección entre 2017 y 2021 fue «totalmente inesperado», algo que «desafía» los modelos y muestra que todavía hay muchas cosas que no se comprenden.
Un elemento clave es que las observaciones del EHT de 2021 incluyeron dos nuevos telescopios -Kitt Peak en Arizona y NOEMA en Francia-, que mejoraron la sensibilidad y la claridad de la imagen de la red. Esto permitió a los científicos restringir, por primera vez con el EHT, la dirección de la emisión de la base del rayo relativista de M87* -un haz estrecho de partículas energéticas expulsadas del agujero negro casi a la velocidad de la luz. Las mejoras en el Greenland Telescope y en el James Clerk Maxwell Telescope perfeccionaron aún más la calidad de los datos de 2021.
Desde la UIB, Mus añade que Kitt Peak y NOEMA han hecho que los algoritmos tengan más información y puedan obtener soluciones más precisas.
Los chorros (jets, en inglés) como el de M87* tienen un papel crucial en la evolución de las galaxias, regulando la formación estelar y distribuyendo energía a escalas enormes. Emitiendo a través de todo el espectro electromagnético -incluyendo rayos gamma y neutrinos-, el potente granel de M87* proporciona un laboratorio único para estudiar cómo se forman y se originan estos fenómenos cósmicos. Esta nueva detección ofrece una pieza vital del rompecabezas.
Estos resultados muestran cómo el EHT se está convirtiendo en un observatorio científico completo, capaz no sólo de ofrecer imágenes sin precedentes, sino también de construir una comprensión progresiva y coherente de la física de los agujeros negros, ha declarado la profesora de astronomía en la Universidad de Nápoles Federico II y científica del proyecto EHT, Mariafelicia De Laurentis.
A medida que la colaboración del Evento Horizon Telescope continúa expandiendo sus capacidades de observación, estos nuevos resultados iluminan el entorno dinámico que rodea M87* y profundizan en la comprensión científica de la física de los agujeros negros.
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