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Astrónomos logran realizar la primera fotografía de un agujero negro expulsando un chorro de materia

El chorro fluye desde el monstruoso agujero negro supermasivo en el corazón de Messier 87, que también fue el primer agujero negro jamás fotografiado directamente.

Los astrónomos han capturado la primera imagen directa de un agujero negro mientras lanza un poderoso chorro.

La nueva foto muestra el monstruoso agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia Messier 87 (M87), el primer agujero negro fotografiado directamente por la humanidad .

La imagen muestra precisamente por primera vez cómo la base de un chorro astrofísico de este tipo que se mueve a velocidades cercanas a la de la luz se conecta con la materia que gira alrededor de un agujero negro supermasivo antes de ser alimentada a su superficie, un proceso que los astrónomos llaman acreción. Las imágenes anteriores del agujero negro central de M87 habían logrado capturar el chorro que emite y el propio agujero negro supermasivo, pero no las dos características juntas.

“Esta nueva imagen completa la imagen al mostrar la región alrededor del agujero negro y el chorro al mismo tiempo”, dijo en un comunicado el miembro del equipo de estudio Jae-Young Kim, de la Universidad Nacional Kyungpook en Corea del Sur y el Instituto Max Planck de Radioastronomía (declaración).


Fig. 1: High-resolution images of M87 at 3.5 mm obtained on 14–15 April 2018. Haz clic en la imagen para ver la descripción original en Nature (Nature). Crédito: Nature (Nature) ISSN 1476-4687 (online) ISSN 0028-0836 (print)

La primera imagen histórica del agujero negro supermasivo central M87, que tiene una masa 6.500 millones de veces mayor que la del sol y está ubicado a 55 millones de años luz de la Tierra, fue tomada por la colaboración Event Horizon Telescope (EHT) en 2017 y se dio a conocer hace dos años . más tarde. Esta nueva imagen de M87 y el flujo que sale de ella se creó utilizando datos de 2018 de radiotelescopios con el Global Millimeter VLBI Array (GMVA), el Greenland Telescope y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que trabajaron juntos para formar un instrumento virtual del tamaño de la Tierra misma (como lo hace la red EHT).

Se cree que la mayoría o todas las galaxias grandes tienen agujeros negros supermasivos en el centro. Y algunos de estos gigantes, como el que se encuentra en el centro de M87, están consumiendo grandes cantidades de materia en forma de gas y polvo, e incluso estrellas desafortunadas que se acercan demasiado.

Como resultado, estos monstruos que se alimentan están lanzando poderosos chorros de materia que se mueven casi a la velocidad de la luz y pueden extenderse por muchos miles de años luz, a veces, mucho más allá de los límites de las galaxias que los albergan. Sin embargo, no se comprende completamente cómo estos agujeros negros supermasivos hacen esto.

“Sabemos que los chorros son expulsados ​​de la región que rodea los agujeros negros, pero todavía no entendemos completamente cómo sucede esto realmente”, dijo en la misma declaración el miembro del equipo de estudio Ru-Sen Lu, del Observatorio Astronómico de Shanghái. “Para estudiar esto directamente, necesitamos observar el origen del chorro lo más cerca posible del agujero negro”.

Además de mostrar el chorro a medida que emerge de este agujero negro supermasivo, la nueva imagen también muestra lo que los científicos llaman la sombra del agujero negro.


Impresión artística del agujero negro supermasivo en la galaxia M87 y su poderoso chorro.(Crédito de la imagen: S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF))

A medida que la materia gira alrededor del agujero negro supermasivo a una velocidad cercana a la de la luz gracias a la tremenda influencia gravitacional de este monstruo cósmico, el material se calienta y brilla.

Esto crea el anillo dorado brillante que se ve en las imágenes del EHT del agujero negro M87 y el agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea, Sagitario A* (Sgr A*). En el centro de este anillo dorado brillante se encuentra la oscuridad total, que es la sombra del agujero negro.

La nueva imagen del agujero negro supermasivo M87 también difiere de la imagen del telescopio EHT, ya que muestra la región en longitudes de onda de luz más largas, lo que afecta lo que los astrónomos pueden ver en esta región.

“En esta longitud de onda, podemos ver cómo el chorro emerge del anillo de emisión alrededor del agujero negro supermasivo central”, dijo en el mismo comunicado el miembro del equipo Thomas Krichbaum, del Instituto Max Planck de Radioastronomía.

El tamaño del anillo del agujero negro en esta nueva imagen también es un 50% más grande que en la imagen EHT. Esta diferencia reveló que el agujero negro supermasivo de M87 está engullendo materia más rápidamente de lo que se creía, dijeron los científicos.

Además, la sensibilidad de ALMA, que consta de 66 antenas en el desierto de Atacama en el norte de Chile, GLT y GMVA, que consta de 14 radiotelescopios en Europa y América del Norte, permitió a los astrónomos usar un proceso llamado interferometría para sincronizar señales de los telescopios individuales y revelan adecuadamente la sombra del agujero negro y ven más profundamente en la emisión del chorro al mismo tiempo.

Usando esta red de telescopios, los astrónomos ahora trabajarán para comprender mejor cómo los agujeros negros supermasivos que se alimentan lanzan poderosos chorros de materia. Las observaciones simultáneas deberían permitir al equipo detrás de esta imagen desentrañar los complicados procesos que ocurren cerca del agujero negro supermasivo.

“Planeamos observar la región alrededor del agujero negro en el centro de M87 en diferentes longitudes de onda de radio para estudiar más a fondo la emisión del chorro”, dijo Eduardo Ros, también del Instituto Max Planck de Radioastronomía. “Los próximos años serán emocionante, ya que podremos aprender más sobre lo que sucede cerca de una de las regiones más misteriosas del universo “.

Referencia: A ring-like accretion structure in M87 connecting its black hole and jet:

TY – JOUR AU – Lu, Ru-Sen AU – Asada, Keiichi AU – Krichbaum, Thomas P. AU – Park, Jongho AU – Tazaki, Fumie AU – Pu, Hung-Yi AU – Nakamura, Masanori AU – Lobanov, Andrei AU – Hada, Kazuhiro AU – Akiyama, Kazunori AU – Kim, Jae-Young AU – Marti-Vidal, Ivan AU – Gómez, José L. AU – Kawashima, Tomohisa AU – Yuan, Feng AU – Ros, Eduardo AU – Alef, Walter AU – Britzen, Silke AU – Bremer, Michael AU – Broderick, Avery E. AU – Doi, Akihiro AU – Giovannini, Gabriele AU – Giroletti, Marcello AU – Ho, Paul T. P. AU – Honma, Mareki AU – Hughes, David H. AU – Inoue, Makoto AU – Jiang, Wu AU – Kino, Motoki AU – Koyama, Shoko AU – Lindqvist, Michael AU – Liu, Jun AU – Marscher, Alan P. AU – Matsushita, Satoki AU – Nagai, Hiroshi AU – Rottmann, Helge AU – Savolainen, Tuomas AU – Schuster, Karl-Friedrich AU – Shen, Zhi-Qiang AU – de Vicente, Pablo AU – Walker, R. Craig AU – Yang, Hai AU – Zensus, J. Anton AU – Algaba, Juan Carlos AU – Allardi, Alexander AU – Bach, Uwe AU – Berthold, Ryan AU – Bintley, Dan AU – Byun, Do-Young AU – Casadio, Carolina AU – Chang, Shu-Hao AU – Chang, Chih-Cheng AU – Chang, Song-Chu AU – Chen, Chung-Chen AU – Chen, Ming-Tang AU – Chilson, Ryan AU – Chuter, Tim C. AU – Conway, John AU – Crew, Geoffrey B. AU – Dempsey, Jessica T. AU – Dornbusch, Sven AU – Faber, Aaron AU – Friberg, Per AU – García, Javier González AU – Garrido, Miguel Gómez AU – Han, Chih-Chiang AU – Han, Kuo-Chang AU – Hasegawa, Yutaka AU – Herrero-Illana, Ruben AU – Huang, Yau-De AU – Huang, Chih-Wei L. AU – Impellizzeri, Violette AU – Jiang, Homin AU – Jinchi, Hao AU – Jung, Taehyun AU – Kallunki, Juha AU – Kirves, Petri AU – Kimura, Kimihiro AU – Koay, Jun Yi AU – Koch, Patrick M. AU – Kramer, Carsten AU – Kraus, Alex AU – Kubo, Derek AU – Kuo, Cheng-Yu AU – Li, Chao-Te AU – Lin, Lupin Chun-Che AU – Liu, Ching-Tang AU – Liu, Kuan-Yu AU – Lo, Wen-Ping AU – Lu, Li-Ming AU – MacDonald, Nicholas AU – Martin-Cocher, Pierre AU – Messias, Hugo AU – Meyer-Zhao, Zheng AU – Minter, Anthony AU – Nair, Dhanya G. AU – Nishioka, Hiroaki AU – Norton, Timothy J. AU – Nystrom, George AU – Ogawa, Hideo AU – Oshiro, Peter AU – Patel, Nimesh A. AU – Pen, Ue-Li AU – Pidopryhora, Yurii AU – Pradel, Nicolas AU – Raffin, Philippe A. AU – Rao, Ramprasad AU – Ruiz, Ignacio AU – Sanchez, Salvador AU – Shaw, Paul AU – Snow, William AU – Sridharan, T. K. AU – Srinivasan, Ranjani AU – Tercero, Belén AU – Torne, Pablo AU – Traianou, Efthalia AU – Wagner, Jan AU – Walther, Craig AU – Wei, Ta-Shun AU – Yang, Jun AU – Yu, Chen-Yu PY – 2023 DA – 2023/04/01 TI – A ring-like accretion structure in M87 connecting its black hole and jet JO – Nature SP – 686 EP – 690 VL – 616 IS – 7958 AB – The nearby radio galaxy M87 is a prime target for studying black hole accretion and jet formation1,2. Event Horizon Telescope observations of M87 in 2017, at a wavelength of 1.3 mm, revealed a ring-like structure, which was interpreted as gravitationally lensed emission around a central black hole3. Here we report images of M87 obtained in 2018, at a wavelength of 3.5 mm, showing that the compact radio core is spatially resolved. High-resolution imaging shows a ring-like structure of $${8.4}_{-1.1}^{+0.5}$$Schwarzschild radii in diameter, approximately 50% larger than that seen at 1.3 mm. The outer edge at 3.5 mm is also larger than that at 1.3 mm. This larger and thicker ring indicates a substantial contribution from the accretion flow with absorption effects, in addition to the gravitationally lensed ring-like emission. The images show that the edge-brightened jet connects to the accretion flow of the black hole. Close to the black hole, the emission profile of the jet-launching region is wider than the expected profile of a black-hole-driven jet, suggesting the possible presence of a wind associated with the accretion flow. SN – 1476-4687 UR – https://doi.org/10.1038/s41586-023-05843-w DO – 10.1038/s41586-023-05843-w ID – Lu2023 ER –

Foto de la portada: Una imagen de un poderoso chorro que emerge del agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia Messier 87.(Crédito de la imagen: R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF))

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