Detectan una burbuja de gas caliente alrededor del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea
Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter
Array (ALMA), un equipo de astrónomos y astrónomas ha detectado signos de un
"punto caliente" que orbita Sagitario A*, el agujero negro del centro
de nuestra galaxia. El hallazgo nos ayuda a comprender mejor el enigmático y
dinámico entorno de nuestro agujero negro supermasivo.
"Creemos que estamos viendo una burbuja
caliente de gas que se desliza alrededor de Sagitario A* en una órbita similar
en tamaño a la del planeta Mercurio, pero haciendo un círculo completo en solo
unos 70 minutos. ¡Esto requiere una impresionante velocidad de aproximadamente
el 30% de la velocidad de la luz!”, afirma Maciek Wielgus, del Instituto Max
Planck de Radioastronomía en Bonn (Alemania), quien ha dirigido este estudio,
publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics.
Las observaciones se realizaron con ALMA, un
radiotelescopio ubicado en los Andes chilenos, durante una campaña de la
Colaboración del Event Horizon Telescope (EHT) para obtener imágenes de
agujeros negros. En abril de 2017, el EHT conectó ocho radiotelescopios de todo
el mundo, incluido ALMA, lo que resultó en la primera imagen recientemente
publicada de Sagitario A*. Para calibrar los datos de EHT, Wielgus y sus
colegas, que son miembros de la Colaboración EHT, utilizaron datos de ALMA
registrados simultáneamente con las observaciones de EHT de Sagitario A*. Para
sorpresa del equipo, había más pistas sobre la naturaleza del agujero negro ocultas
en las mediciones de ALMA.
Casualmente, algunas de las observaciones se
realizaron poco después de que se emitiera una ráfaga o llamarada de energía de
rayos X desde el centro de nuestra galaxia, que fue detectada por el Telescopio
Espacial Chandra de la NASA. Se cree que este tipo de llamaradas, previamente
observadas con telescopios de rayos X e infrarrojos, están asociadas con los
llamados "puntos calientes", es decir, burbujas de gas caliente que
orbitan muy rápido y muy cerca del agujero negro.
"Lo que es realmente nuevo e interesante es
que, hasta ahora, este tipo de llamaradas solo estaban claramente presentes en
las observaciones de rayos X e infrarrojos de Sagitario A*. Aquí vemos por
primera vez una indicación muy fuerte de que los puntos calientes en órbita
también están presentes en las observaciones realizadas en el rango de las
ondas de radio", declara Wielgus, quien también está afiliado al Centro
Astronómico Nicolás Copérnico (Polonia) y a la Iniciativa del Agujero Negro de
la Universidad de Harvard (Estados Unidos).
"Tal vez estos puntos calientes detectados en
longitudes de onda infrarrojas sean una manifestación del mismo fenómeno
físico: a medida que los puntos calientes emisores de infrarrojos se enfrían,
se vuelven visibles en longitudes de onda más largas, como las observadas por
ALMA y el EHT", agrega Jesse Vos, estudiante de doctorado en la
Universidad de Radboud (Países Bajos), quien también ha participado en este
estudio.
Durante mucho tiempo se pensó que las llamaradas se
originaban a partir de interacciones magnéticas en el gas abrasador que orbita
muy cerca de Sagitario A*, y los nuevos hallazgos respaldan esta idea.
"Ahora encontramos una fuerte evidencia de un origen magnético de estas llamaradas
y nuestras observaciones nos dan una pista sobre la geometría del proceso. Los
nuevos datos son extremadamente útiles para construir una interpretación
teórica de estos eventos", declara la coautora, Monika Mościbrodzka, de la
Universidad de Radboud.
ALMA permite a la comunidad astronómica estudiar la
emisión de radio polarizada de Sagitario A*, lo cual puede usarse para revelar
el campo magnético del agujero negro. El equipo utilizó estas observaciones
junto con modelos teóricos para aprender más sobre la formación del punto
caliente y el entorno en el que está incrustado, incluido el campo magnético
que rodea a Sagitario A*. Con respecto a las observaciones anteriores, esta
investigación proporciona restricciones más fuertes sobre la forma de este
campo magnético, ayudando a la comunidad astronómica a descubrir la naturaleza
de nuestro agujero negro y sus alrededores.
“ALMA ha sido desde sus inicios una máquina
revolucionaria. Ahora a su máxima capacidad, su área de recolección es
inigualable y permite a la comunidad predecir escenarios sin necesidad de ‘ver’
la estructura de emisión. Esta vez, en lugar de resolver el anillo alrededor
del agujero negro supermasivo como lo hizo el EHT, los astrónomos se centraron
en cuánto vio ALMA (sola, sin el resto) del cambio en el brillo y la
polarimetría de SgrA* después de un evento de llamarada detectado en rayos X.
Basados en esa información, se concluyó que una nube caliente de electrones
debe haber estado orbitando alrededor del agujero negro supermasivo (en el
sentido de las agujas del reloj, visto desde la Tierra) a aproximadamente el
30% de la velocidad de la luz y a una distancia orbital del agujero negro
equivalente a la órbita de Mercurio", explica Hugo Messias, líder de ALMA
para estas observaciones y coautor del artículo. “Este es otro caso más en
astronomía donde, aunque no resolvemos la emisión, podemos predecir lo que está
pasando a escalas muy pequeñas, y esta vez solo es posible gracias a la
sensibilidad de ALMA”.
Las observaciones confirman algunos de los
descubrimientos previos realizados por el instrumento GRAVITY, instalado en el
Very Large Telescope (VLT) de ESO, que observa en el infrarrojo. "En el
futuro, deberíamos poder rastrear puntos calientes a través de frecuencias
utilizando observaciones coordinadas de múltiples longitudes de onda con
GRAVITY y ALMA: el éxito de tal esfuerzo sería un verdadero hito para nuestra
comprensión de la física de las llamaradas del centro galáctico", afirma
Ivan Marti-Vidal, de la Universidad de València (España), coautor del estudio.
El equipo también espera poder observar directamente
con el EHT los grupos de gas en órbita, para sondear cada vez más cerca del
agujero negro y aprender más sobre él. "Con suerte, algún día, nos
sentiremos cómodos diciendo que 'sabemos' lo que está sucediendo en Sagitario
A*", concluye Wielgus.
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