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Vislumbran la estructura del agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia

El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) encabeza un trabajo que revela la forma casi circular de Sagitario A* (Sgr A*), el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea. La forma indica que el eje de rotación del flujo de materia que rodea al agujero negro (o un posible chorro) puede estar apuntando hacia la Tierra.

Fuente: Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)


Granada |
22 de febrero de 2022

abemos que la mayoría de las galaxias alberga un agujero negro supermasivo en su centro, y que estos objetos pueden influir tanto en su entorno más próximo como en la evolución de las galaxias. Y la nuestra, la Vía Láctea, no es una excepción: en sus regiones centrales, a 26.000 años luz de la Tierra, se halla Sagitario A*, un agujero negro con una masa de unos cuatro millones de soles.  Sagitario A* (Sgr A*, nombrado Sagitario A Estrella) es el agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra, y constituye el candidato idóneo para estudiar qué ocurre en las proximidades de estos objetos. Un estudio publicado hoy revela que su estructura intrínseca es casi circular.

En 2020, el Premio Nobel de Física se otorgó a los estudios de Sgr A*, que han demostrado que el objeto compacto en el centro de nuestra galaxia es un agujero negro supermasivo. Sin embargo, SgrA* también muestra propiedades diferentes con respecto a otros agujeros negros supermasivos. Por ejemplo, su emisión es muy débil y su capacidad para convertir materia en energía es hasta cientos de veces menor que en otros agujeros negros más masivos. Y aún no hay pruebas claras de que tenga un chorro, o un flujo de material que emerge de ambos polos a altísima velocidad, como ocurre en las galaxias activas más brillantes.

“Existe un largo debate sobre el origen de la energía que observamos en Sgr A*: algunos estudios apuntan que su emisión dominante en radio se debe al flujo de acreción, mientras que otros indican que procede de un chorro”, señala Ilje Cho, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que encabeza el trabajo.

Pero el estudio de Sagitario A*, a pesar de su cercanía, no resulta fácil: nuestro Sistema Solar se halla en el plano de la Vía Láctea, y en esa dirección hay grandes cantidades de gas y polvo. El polvo limita las observaciones a ondas de radio, infrarrojo y rayos X, capaces de atravesarlo, pero aun así sufren la dispersión producida por las nubes de gas.

Para resolver la estructura fina de SgrA* el equipo científico empleó la técnica VLBI, que consiste en la utilización sincronizada de numerosos radiotelescopios separados geográficamente, de manera que se crea un telescopio virtual del tamaño de la distancia entre los telescopios. Además, para corregir la dispersión aplicaron un modelo basado en observaciones históricas con la Red VLBI de Asia Oriental (EAVN).

«Antes de corregir el efecto de la dispersión producida por el medio interestelar, la estructura de Sgr A* se mostraba alargada en dirección este-oeste. Estudios anteriores apuntaban también a una estructura similar, pero con nuestro trabajo demostramos que el alargamiento proviene principalmente del efecto de la dispersión. Tres métodos independientes confirman que Sagitario A* presenta una estructura circular», asegura Ilje Cho (IAA-CSIC).

Izquierda, región del centro galáctico observada con MeerKAT y SARAO. A la derecha, los resultados de las observaciones de EAVN en longitudes de onda de 1.3 y 0.7 centímetros que muestran la estructura casi circular de Sagitario A*.

La forma circular de Sgr A* implicaría que el eje de rotación del flujo está casi apuntando hacia nosotros (aunque los datos actuales no descartan del todo la posibilidad de que la energía dominante de Sagitario A* proceda de un chorro). Además, el equipo ha hallado que, además de la energía térmica, producida por la caída y el calentamiento de material hacia el agujero negro, también se produce energía no térmica, emitida por partículas aceleradas, quizá por el campo magnético. “Aunque en este estudio no se ha investigado el mecanismo del proceso no térmico, es importante tenerlo en cuenta para construir un modelo teórico fidedigno sobre cómo SgrA* absorbe materia”, apunta Ilje Cho (IAA-CSIC).

Este trabajo ha encontrado además una relación entre el tamaño y el brillo de SgrA* y la longitud de onda de observación. Asumiendo la misma relación en longitudes de onda más cortas, se predice el tamaño y el brillo de Sgr A* en una longitud de onda de 1,3 milímetros. «Esto podría ser de gran ayuda para el análisis de los datos del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) con el objetivo de hacer la primera imagen de la sombra del agujero negro de Sagitario A*», apunta Guang-Yao Zhao, investigador del IAA-CSIC que participa en el trabajo. «La obtención de imágenes de alta resolución de Sgr A* es un reto en muchos aspectos, por lo que los resultados en frecuencias más bajas son realmente esenciales para superar las dificultades», añade José Luis Gómez, investigador del IAA-CSIC y jefe del grupo EHT en el IAA.

El estudio ha sido desarrollado con la Red VLBI de Asia Oriental (EAVN), que consta de veintiún radiotelescopios: seis en China, once en Japón y cuatro en Corea. Para este estudio se han empleado diez y ocho de ellos para observar en longitudes de onda de 1,3 centímetros y 7 milímetros respectivamente. Las observaciones se llevaron a cabo en abril de 2017, como parte del programa del Grupo de Trabajo Científico sobre Núcleos Galácticos Activos del consorcio EAVN. Además, forman parte de la campaña en varias longitudes de onda del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), que produjo la primera imagen de un agujero negro, el de la galaxia M87.

Red EAVN.

Referencia biliográfica: 

I. Cho et al. «The intrinsic structure of Sagittarius A* at 1.3 cm and 7mm». ApJ, 926, 108, Feb 2022.


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