Revelan nuevas vistas del primer agujero negro supermasivo que vio la humanidad

M87* protagonizó la histórica imagen que sorprendió al mundo hace casi 5 años con observaciones de 2017 y esta semana volvió a impactar con datos obtenidos en 2018. El hito tuvo participación de la UdeC.

En abril de 2019 un hito científico maravilló al mundo: se reveló la primera imagen de un agujero negro supermasivo y fue M87*, ubicado al centro de la galaxia Messier 87.

El logro se basó en observaciones de 2017 y el trabajo de la Colaboración del Telescopio de Horizonte de Eventos (EHT por sigla en inglés) de la que participa el Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción (UdeC) y acaba de lanzar otras vistas del primer agujero negro supermasivo que vio la humanidad.

Las nuevas imágenes de M87* se presentaron este 18 de enero en la prestigiosa revista Astronomy & Astrophysics y como resultado de observaciones de abril de 2018.

Confirmación

El EHT es un telescopio virtual del tamaño de la Tierra; partió conformado por 8 instrumentos ubicados en distintos puntos del planeta que incluyen al norte de Chile, pero en las nuevas vistas hay más integrantes como el entonces recién sumado Telescopio de Groenlandia. Éste, aseguraron los científicos mejoró radicalmente la tasa de registro de información a lo largo del conjunto de radiotelescopios.

Las imágenes revelan un anillo brillante que rodea a una profunda depresión central o a la sombra del agujero negro. Tal cual indica la Teoría de Relatividad General que publicó Albert Einstein a inicios del siglo XX, cuando predijo la existencia de los agujeros negros, espacios de materia tan densa que nada puede escapar de allí, volviéndose uno de los objetos más misteriosos del Universo y desafiando a generaciones de investigadores a probar su existencia con distintas técnicas.

“La confirmación del anillo, presente en un conjunto de datos completamente nuevo, es un gran hito en nuestra colaboración y un fuerte indicador de que estamos observando la sombra del agujero negro y el material que lo orbita a su alrededor”, aseveró el doctor Keiichi Asada, investigador del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica en Taiwán.

Similitudes y cambios

“Una de las propiedades más destacables de un agujero negro es que su radio depende fuertemente de sólo una cualidad: su masa”, dijo la doctora Nitika Yadlapalli, investigadora del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa en California. “Dado que M87* no está acrecentando material, lo que debiera incrementar su masa, a un ritmo rápido, la relatividad general nos dice que su radio debería mantenerse sin cambios a lo largo de la historia humana. Es muy emocionante ver que nuestros datos confirman esta predicción”, destacó.

“El mayor cambio, que es el giro de la región brillante alrededor del anillo, es en realidad algo que predijimos cuando publicamos los primeros resultados en 2019”, añadió el doctor Britt Jeter del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica en Taiwán.

Las vistas de M87* que muestra el nuevo artículo son similares a las producto de datos de 2017, donde se mostraba un anillo brillante con mayor destello en la parte sur y una zona oscura central. Y se vio estabilidad en las mediciones del diámetro en las imágenes de 2017 a 2018.

Pero, el paper evidencia que entre 2017 y 2018 cambió significativamente la localización de la región más brillante alrededor del anillo, al rotar cerca de 30° para terminar ubicándose en la parte inferior derecha del anillo. Un resultado relevante al ser consistente con el entendimiento teórico de la variabilidad del material turbulento alrededor de los agujeros negros.

Al respecto, desde la Colaboración del EHT, relevaron que la nueva era en la observación e imágenes de agujeros negros que encabeza el análisis de las observaciones de M87* en 2017 ha abierto oportunidades para investigar la astrofísica de estos densos objetos a la vez que se prueba a un nivel fundamental la teoría de la relatividad general.

Por ello es crucial tener múltiples observaciones, porque ayudan a generar restricciones independientes a la estructura del plasma y el campo magnético alrededor del agujero negro, para así ir desentrañando una compleja astrofísica en torno a los efectos de la relatividad general. Es también la razón de que el EHT esté en constante mejora y evolución con aporte de la ciencia UdeC.

Astronomía UdeC: partipación en la ciencia que hace historia mundial

La Colaboración del EHT, Event Horizon Telescope en inglés, la lideran 13 instituciones de distintos países e involucra a más de 300 investigadores que trabajan en África, Asia, Europa y América.

“Y la UdeC es uno de los miembros fundadores de la Colaboración del EHT”, resaltó el doctor Neil Nagar, director del Núcleo Milenio Titans y académico de Astronomía UdeC e integrante de este consorcio internacional desde el inicio: fue uno de los dos representantes tanto de la casa de estudios como de Chile para las primeras observaciones en 2017, junto al doctor Venkatessh Ramakrishnan, entonces investigador postdoctoral del Departamento de Astronomía local.

Ambos estuvieron encargados de aportar en el análisis de los datos que derivaron de las observaciones e imágenes de M87*, transformando a la UdeC en la única institución académica nacional en participar de esta colaboración e hito global.

Ahora la participación local ha evolucionado como lo hace el EHT. Además de Nagar están participando Bidisha Bandyopadhyay, Dhanya Nair, y Silpa Sashikumar, postdoctorantes UdeC. Ramakrishnan continúa en la colaboración como postdoc en Finlandia.

Aporte local

“Hemos contribuido a la fase de integrar los telescopios APEX y ALMA en el EHT, y en las observaciones en APEX”, precisó Neil Nagar, también investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), sobre el trabajo local en torno al EHT.

Y es que el principal, potente e importante aporte que se está haciendo desde Concepción al mundo es apoyar en el proyecto de expansión del EHT con el objetivo de mejorar sus impresionantes capacidades, porque se concibió para crear un instrumento con el mayor poder de resolución angular nunca obtenido.

El trabajo en este desafío se realiza concretamente a través del Núcleo Milenio Titans, grupo de excelencia financiado por la Anid que cumplió su primera fase de tres años de ejecución y se adjudicó su renovación por el plazo similar y máximo que comenzó este 2024. Titans se dedica a la investigación de frontera de los agujeros negros supermasivos, que Nagar precisó que pesan millones de masas solares.

El astrónomo explicó que la expansión del EHT considera incluir más telescopios, aumentar la sensibilidad y obtener mejores imágenes y películas (videos) de agujeros negros. En este escenario es que desde Titans se estudiarán las ubicaciones donde llegarán nuevos telescopios que se unirán al EHT.

Además contó que “la UdeC lidera proyectos de demografía (tipo censo) de agujeros negros con el EHT, y estamos en camino de hacer imágenes de 6 a 10 agujeros negros, más allá de M87* y SgrA*”.

SgrA* es el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, nuestra galaxia (se postula que al centro de la mayoría, si no son todas, galaxia hay uno) y fue del segundo que mostró imágenes la colaboración EHT, en 2020.

Y la doctora Bandyopadhyay realizará una comparativa entre los modelos teóricos relacionados a los agujeros negros y la data obtenida en 2018. Y relevó que será importante ver qué tan bien “con estas observaciones y las nuevas a futuro podemos comprender la naturaleza del material que cae en el agujero negro y del campo magnético existente alrededor de estos objetos”.

El impacto

Por todas sus implicancias es que Neil Nagar puso el acento en el tremendo impacto de que Astronomía UdeC con sus sus planteles pueda participar en la Colaboración del EHT y acceder a observaciones que pueden marcar la historia, como llevan años haciéndolo.

“Estamos muy contentos que nuevas generaciones de astrónomos puedan acceder a este tipo de datos de primer nivel. El EHT es una plataforma que busca mover las fronteras de la astrofísica a puntos insospechados, y que investigadores en el sur de Chile podamos proveernos de tales datos es una oportunidad única a nivel mundial”, manifestó el astrónomo.

Y resaltó que trabajar con el EHT implica utilizar física y astronomía, pero también con ingeniería, algoritmos y big data. Por ende, se materializa interdisciplina en un quehacer de directo vínculo con investigadores e instituciones alrededor del mundo de la mano de las más vanguardistas herramientas en torno a retos cruciales.

“Colaboraciones en todas estas áreas con grupos de alto nivel en distinto países nos ayuda a subir el nivel de desarrollo en proyectos y entrenamiento de recursos humanos”, cerró.