Los astrónomos detectan fuertes campos magnéticos ondeando en el borde del agujero negro central de la Vía Láctea

Una nueva imagen de la colaboración del Event Horizon Telescope (EHT) en la que participan científicos del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian (CfA) han detectado fuertes campos magnéticos organizados que surgen del borde del agujero negro supermasivo Sagitario A* (Sgr A*).

Esta nueva imagen del monstruo que acecha en el corazón de la Vía Láctea, vista por primera vez en luz polarizada, revela una estructura de campo magnético sorprendentemente similar a la del agujero negro en el centro de la galaxia M87, lo que sugiere la presencia de un fuerte campo magnético. Los campos pueden ser comunes a todos los agujeros negros. Esta similitud también sugiere la presencia de un chorro oculto en Sgr A*.

Los resultados fueron publicados en Cartas de revistas astrofísicas.

Los científicos revelaron la primera imagen de Sgr A*, que está a unos 27.000 años luz de la Tierra, en 2022, revelando que aunque el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea es mil veces más pequeño y menos masivo que M87, parece notablemente similar. .

Esto hizo que los científicos se preguntaran si los dos compartían rasgos comunes más allá de su apariencia. Para averiguarlo, el equipo decidió estudiar Sagitario A* en luz polarizada. Estudios anteriores de la luz alrededor de M87* revelaron que los campos magnéticos alrededor del agujero negro gigante le permitían disparar potentes chorros de material de regreso al entorno circundante. A partir de este trabajo, nuevas imágenes revelan que lo mismo puede ser cierto para Sagitario A*.

«Lo que estamos viendo ahora es que hay campos magnéticos fuertes, retorcidos y organizados cerca del agujero negro en el centro de la Vía Láctea», dijo Sarah Isson, becaria de Einstein en el Programa de Becas Hubble de la NASA. ) es astrofísico y codirector del proyecto.

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

La luz es una onda electromagnética oscilante o en movimiento que nos permite ver objetos. A veces, la luz oscila en una dirección preferida, a la que llamamos «polarizada». Aunque la luz polarizada nos rodea, el ojo humano no la distingue de la luz “normal”.

En el plasma que rodea estos agujeros negros, las partículas que orbitan alrededor de líneas de campo magnético imparten un patrón de polarización perpendicular al campo. Esto permite a los astrónomos ver detalles más claros de lo que está sucediendo en las regiones del agujero negro y trazar sus líneas de campo magnético.

«Al obtener imágenes de la luz polarizada del gas caliente y brillante cerca de los agujeros negros, inferimos directamente la estructura y la fuerza de los campos magnéticos que conectan el flujo de gas y materia de la que se alimenta y expulsa el agujero negro», dijo la Iniciativa de Agujeros Negros de Harvard. Compañero. Participante del proyecto Angelo Ricarte. «La luz polarizada nos enseña mucho sobre astrofísica, las propiedades del gas y los mecanismos que ocurren cuando un agujero negro se alimenta».

Pero fotografiar agujeros negros con luz polarizada no es tan fácil como usar un par de gafas de sol polarizadas, y eso es especialmente cierto en el caso de Sgr A*, que cambia tan rápidamente que no se queda quieto al tomar fotografías. Obtener imágenes del agujero negro supermasivo requiere instrumentos sofisticados más allá de los utilizados anteriormente para capturar M87*, un objetivo mucho más estable.

«Es emocionante que hayamos podido crear una imagen polarizada de Sagitario A*. La primera imagen requirió meses de intenso análisis para comprender su naturaleza dinámica y revelar su mesoestructura», dijo el astrofísico y becario postdoctoral de SAO Paul Tiede.

«Hacer una imagen polarizada aumenta el desafío de la dinámica de los campos magnéticos alrededor del agujero negro. Nuestros modelos a menudo predijeron campos magnéticos altamente turbulentos, lo que hace que sea muy difícil crear una imagen polarizada. Afortunadamente, nuestro agujero negro es mucho más silencioso, lo que hace que sea muy difícil crear una imagen polarizada. la primera imagen posible.” «

Los científicos están entusiasmados por obtener imágenes de ambos agujeros negros supermasivos en luz polarizada, porque estas imágenes y los datos que las acompañan proporcionan nuevas formas de comparar y contrastar agujeros negros de diferentes tamaños y masas. A medida que la tecnología mejora, es probable que las imágenes revelen más secretos, similitudes y diferencias entre los agujeros negros.

«M87* y Sgr A* son diferentes en algunos aspectos importantes: M87* es mucho más grande y extrae materia de su entorno a un ritmo mucho más rápido», dijo Michie Bobock, investigadora postdoctoral en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. «Por lo tanto, podríamos haber esperado que los campos magnéticos también tuvieran un aspecto muy diferente. Pero en este caso resultaron ser bastante similares, lo que podría significar que esta estructura es común a todos los agujeros negros».

«Comprender mejor los campos magnéticos cerca de los agujeros negros nos ayuda a responder muchas preguntas abiertas, desde cómo se forman y se disparan los chorros hasta qué alimenta las brillantes llamaradas que vemos en infrarrojos y rayos X».

El EHT ha realizado varias observaciones desde 2017 y está previsto que observe Sagitario A* nuevamente en abril de 2024. Cada año, las imágenes mejoran a medida que el EHT incorpora nuevos telescopios, mayor ancho de banda y nuevas frecuencias de observación. Las ampliaciones previstas para la próxima década permitirán películas de alta resolución de Sagitario A*, pueden revelar chorros ocultos y pueden permitir a los astrónomos observar características de polarización similares en otros agujeros negros. Mientras tanto, extender el EHT al espacio proporcionará imágenes de los agujeros negros más nítidas que nunca.

El CfA está liderando varias iniciativas clave para mejorar drásticamente la EHT durante la próxima década. el EHT de próxima generación (ngEHT) Se está llevando a cabo un proyecto transformador de actualización de EHT, con el objetivo de poner en línea múltiples antenas de radio nuevas, permitir observaciones multicolores simultáneas y aumentar la sensibilidad general del conjunto.

La expansión de la matriz ngEHT permitirá películas en tiempo real de agujeros negros supermasivos en escalas de horizonte de sucesos. Estas películas resolverán la estructura detallada y la dinámica cerca del horizonte de sucesos, centrándose en las características gravitacionales del «campo fuerte» predichas por la relatividad general, así como en la interacción entre la acreción y la liberación de chorros relativistas que esculpen estructuras a gran escala en el universo. .

al mismo tiempo, Explorador de agujeros negros El concepto de misión BHEX extenderá el EHT al espacio, produciendo las imágenes más nítidas de la historia de la astronomía. BHEX permitirá la detección y obtención de imágenes de un «anillo de fotones», un anillo nítido formado por una potente emisión de lentes alrededor de los agujeros negros.

Las propiedades de los agujeros negros están impresas en el tamaño y la forma del anillo de fotones, revelando las masas y espines de docenas de agujeros negros y, a su vez, mostrando cómo estos objetos exóticos crecen e interactúan con sus galaxias anfitrionas.