Detectan una burbuja de gas caliente que gira a velocidades "alucinantes" alrededor del agujero negro de la Vía Láctea

Esta imagen muestra el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mirando hacia la Vía Láctea, así como la ubicación de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en nuestro centro galáctico. En el recuadro se destaca la imagen de Sagitario A* tomada por la colaboración del Event Horizon Telescope (EHT). Ubicado en el desierto de Atacama en Chile, ALMA es el más sensible de todos los observatorios del conjunto EHT, y ESO es copropietario de ALMA en nombre de sus Estados miembros europeos. Crédito: ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org), Colaboración EHT
Esta imagen muestra el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mirando hacia la Vía Láctea, así como la ubicación de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en nuestro centro galáctico. En el recuadro se destaca la imagen de Sagitario A* tomada por la colaboración del Event Horizon Telescope (EHT). Ubicado en el desierto de Atacama en Chile, ALMA es el más sensible de todos los observatorios del conjunto EHT, y ESO es copropietario de ALMA en nombre de sus Estados miembros europeos. Crédito: ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org), Colaboración EHT

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los astrónomos han detectado indicios de un "punto caliente" que orbita alrededor de Sagitario A*, el agujero negro situado en el centro de nuestra galaxia. El hallazgo ayuda a comprender mejor el enigmático y dinámico entorno de nuestro agujero negro supermasivo.

"Creemos que estamos ante una burbuja caliente de gas que gira alrededor de Sagitario A* en una órbita similar a la del planeta Mercurio, pero que da una vuelta completa en apenas 70 minutos. Esto requiere una velocidad asombrosa de aproximadamente el 30% de la velocidad de la luz", afirma Maciek Wielgus, del Instituto Max Planck de Radioastronomía de Bonn (Alemania), que dirigió el estudio publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.

Las observaciones se realizaron con ALMA en los Andes chilenos -un radiotelescopio copropiedad del Observatorio Europeo Austral (ESO)- durante una campaña de la colaboración Event Horizon Telescope (EHT) para obtener imágenes de agujeros negros. En abril de 2017, el EHT conectó ocho radiotelescopios existentes en todo el mundo, incluido ALMA, lo que dio como resultado la primera imagen de Sagitario A* publicada recientemente. Para calibrar los datos del EHT, Wielgus y sus colegas, que son miembros de la Colaboración EHT, utilizaron datos de ALMA grabados simultáneamente con las observaciones del EHT de Sagitario A. Para sorpresa del equipo, había más pistas sobre la naturaleza del agujero negro ocultas en las mediciones realizadas solo con ALMA.

Por casualidad, algunas de las observaciones se realizaron poco después de que el centro de nuestra galaxia emitiera una ráfaga o llamarada de energía de rayos X, que fue detectada por el telescopio espacial Chandra de la NASA. Este tipo de llamaradas, observadas anteriormente con telescopios de rayos X e infrarrojos, se cree que están asociadas a los llamados "puntos calientes", burbujas de gas caliente que orbitan muy rápido y cerca del agujero negro.

"Lo que es realmente nuevo e interesante es que, hasta ahora, estas llamaradas sólo estaban claramente presentes en las observaciones de rayos X e infrarrojos de Sagitario A*. Aquí vemos por primera vez un indicio muy fuerte de que los puntos calientes en órbita también están presentes en las observaciones de radio", dice Wielgus, que también está afiliado al Centro Astronómico Nicolaus Copernicus, en Polonia, y a la Iniciativa de Agujeros Negros de la Universidad de Harvard, en 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 que emiten infrarrojos se enfrían, se hacen visibles en longitudes de onda más largas, como las observadas por ALMA y el EHT", añade Jesse Vos, estudiante de doctorado de la Universidad de Radboud (Países Bajos), que también participó en este estudio.

Esta es una imagen fija del agujero negro supermasivo Sagitario A*, vista por la Colaboración Horizonte de Sucesos (EHT), con una ilustración artística que indica dónde el modelo de los datos de ALMA predice que está el punto caliente y su órbita alrededor del agujero negro. Crédito: EHT Collaboration, ESO/M. Kornmesser (Agradecimiento: M. Wielgus)
Esta es una imagen fija del agujero negro supermasivo Sagitario A*, vista por la Colaboración Horizonte de Sucesos (EHT), con una ilustración artística que indica dónde el modelo de los datos de ALMA predice que está el punto caliente y su órbita alrededor del agujero negro. Crédito: EHT Collaboration, ESO/M. Kornmesser (Agradecimiento: M. Wielgus)

Durante mucho tiempo se pensó que las llamaradas se originaban en interacciones magnéticas en el gas muy caliente que orbita muy cerca de Sagitario A*, y los nuevos hallazgos apoyan esta idea. "Ahora encontramos pruebas sólidas 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", dice la coautora Monika Mościbrodzka de la Universidad de Radboud.

ALMA permite a los astrónomos estudiar la emisión de radio polarizada de Sagitario A, que puede utilizarse para desvelar 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 inmerso, incluyendo el campo magnético alrededor de Sagitario A. Su investigación proporciona restricciones más fuertes sobre la forma de este campo magnético que las observaciones anteriores, ayudando a los astrónomos a descubrir la naturaleza de nuestro agujero negro y sus alrededores.

Las observaciones confirman algunos de los descubrimientos anteriores realizados por el instrumento GRAVITY en el Very Large Telescope (VLT) de ESO, que observa en el infrarrojo. Tanto los datos de GRAVITY como los de ALMA sugieren que la llamarada se origina en un grupo de gas que se arremolina alrededor del agujero negro a un 30% de la velocidad de la luz en dirección a las agujas del reloj en el cielo, con la órbita del punto caliente casi de frente.

"En el futuro deberíamos ser capaces de rastrear los puntos calientes a través de las frecuencias utilizando observaciones coordinadas en múltiples longitudes de onda tanto con GRAVITY como con ALMA - el éxito de tal esfuerzo sería un verdadero hito para nuestra comprensión de la física de las erupciones en el centro galáctico", dice Iván Marti-Vidal de la Universidad de Valencia en España, coautor del estudio.

El equipo también espera poder observar directamente las aglomeraciones de gas en órbita con el EHT, para sondear cada vez más cerca del agujero negro y aprender más sobre él. "Con suerte, algún día podremos decir que 'sabemos' lo que ocurre en Sagitario A*", concluye Wielgus.

Fuentes, créditos y referencias:

M. Wielgus, M. Moscibrodzka, J. Vos, Z. Gelles, I. Martí-Vidal, J. Farah, N. Marchili, C. Goddi, and H. Messias. Orbital motion near Sagittarius A* – Constraints from polarimetric ALMA observations. Astronomy & Astrophysics. DOI: 10.1051/0004-6361/202244493

Fuente. ESO

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