Hace dos años, el Event Horizon Telescope (EHT) fue noticia con su anuncio de la primera imagen directa de un agujero negro. La revista Science nombró a la imagen como Avance del año. Ahora la colaboración EHT está de regreso con otro resultado innovador: una nueva imagen del mismo agujero negro, esta vez mostrando cómo se ve en luz polarizada. Se espera que la capacidad de medir esa polarización por primera vez, una firma de campos magnéticos en el borde del agujero negro, proporcione una nueva perspectiva de cómo los agujeros negros devoran materia y emiten poderosos chorros de sus núcleos. Los nuevos hallazgos se describieron en tres artículos publicados en Las cartas del diario astrofísico.
"Este trabajo es un hito importante: la polarización de la luz transporta información que nos permite comprender mejor la física detrás de la imagen que vimos en abril de 2019, lo que antes no era posible", dijo el coautor Iván Martí-Vidal, coordinador de la EHT Polarimetry. Grupo de trabajo e investigador de la Universidad de Valencia, España. "Revelar esta nueva imagen de luz polarizada requirió años de trabajo debido a las complejas técnicas involucradas en la obtención y análisis de los datos".
Múltiples métodos de obtención de imágenes produjeron la primera imagen directa jamás tomada de un agujero negro en el centro de una galaxia elíptica. Situada en la constelación de Virgo, a unos 55 millones de años luz de distancia, la galaxia se llama Messier 87 (M87). Los hallazgos de la colaboración se publicaron el 10 de abril de 2019 en seis artículos diferentes presentados en Las cartas del diario astrofísico. Es una hazaña que hubiera sido imposible hace una mera generación, posible gracias a los avances tecnológicos, los nuevos algoritmos innovadores y, por supuesto, la conexión de varios de los mejores observatorios de radio del mundo. La imagen confirmó que el objeto en el centro de M87 es de hecho un agujero negro.
El EHT capturó fotones atrapados en órbita alrededor del agujero negro, girando a una velocidad cercana a la de la luz, creando un anillo brillante a su alrededor. A partir de esto, los astrónomos pudieron deducir que el agujero negro gira en el sentido de las agujas del reloj. La imagen también reveló la sombra del agujero negro, una región central oscura dentro del anillo. Esa sombra es lo más cerca que los astrónomos pueden llegar a tomar una fotografía del agujero negro real, del cual la luz no puede escapar una vez que cruza el horizonte de eventos. Y así como el tamaño del horizonte de eventos es proporcional a la masa del agujero negro, también lo es la sombra del agujero negro: cuanto más masivo es el agujero negro, mayor es la sombra. (La masa del agujero negro M87 es 6.500 millones de veces la de nuestro sol). Fue una sorprendente confirmación de la teoría general de la relatividad, que muestra que esas predicciones se mantienen incluso en entornos gravitacionales extremos.
Sin embargo, lo que faltaba era información sobre el proceso detrás de los poderosos chorros gemelos producidos por el agujero negro que engulle la materia, expulsando una parte del material que cae dentro de él casi a la velocidad de la luz. (El agujero negro en el centro de nuestra Vía Láctea es menos voraz, es decir, relativamente silencioso, en comparación con el agujero negro de M87). Por ejemplo, los astrónomos aún no están de acuerdo sobre cómo esos chorros se aceleran a velocidades tan altas. Estos nuevos resultados imponen restricciones adicionales en torno a las diversas teorías en competencia, reduciendo las posibilidades.
De la misma manera que las gafas de sol polarizadas reducen el resplandor de las superficies brillantes, la luz polarizada alrededor de un agujero negro proporciona una vista más nítida de la región que lo rodea. En este caso, la polarización de la luz no se debe a filtros especiales (como las lentes de las gafas de sol), sino a la presencia de campos magnéticos en la región caliente del espacio que rodea al agujero negro. Esa polarización permite a los astrónomos trazar un mapa de las líneas del campo magnético en el borde interior y estudiar la interacción entre la materia que fluye hacia adentro y hacia afuera.
"Las observaciones sugieren que los campos magnéticos en el borde del agujero negro son lo suficientemente fuertes como para hacer retroceder el gas caliente y ayudarlo a resistir la atracción de la gravedad. Solo el gas que se desliza a través del campo puede girar en espiral hacia el horizonte de eventos", dijo el coautor Jason. Dexter de la Universidad de Colorado, Boulder, quien también es coordinador del Grupo de Trabajo de Teoría de EHT. Eso significa que solo los modelos teóricos que incorporan la característica de un gas fuertemente magnetizado describen con precisión lo que ha observado la colaboración EHT.
Esta historia apareció originalmente en Ars Technica.
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