Detectadas burbujas de gas caliente que se arremolinan alrededor del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea
ESO, 22 de Septiembre de 2022
Utilizando el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), 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 bucle 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, copropiedad del Observatorio Europeo Austral (ESO), 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 oculto 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", 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), que también ha participado en este estudio.
Durante mucho tiempo se pensó que las llamaradas se originaban a partir de interacciones magnéticas en el gas muy caliente 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.
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. Los datos de GRAVITY y ALMA sugieren que la llamarada se origina en un grupo de gas que se arremolina alrededor del agujero negro a aproximadamente el 30% de la velocidad de la luz en el sentido de las agujas del reloj en el cielo, con la órbita del punto caliente casi de frente.
"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.
Información adicional
Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico “Orbital motion near Sagittarius A* – Constraints from polarimetric ALMA observations”, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202244493).
El equipo está formado por M. Wielgus (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Alemania [MPIfR]; Centro Astronómico Nicolás Copérnico, Academia Polaca de las Ciencias, Polonia; Iniciativa del Agujero Negro de la Universidad de Harvard, EE.UU. [BHI]); M. Moscibrodzka (Departamento de Astrofísica, Universidad de Radboud, Países Bajos [Radboud]); J. Vos (Radboud); Z. Gelles (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, EE.UU. y BHI); I. Martí-Vidal (Universidad de Valencia, España); J. Farah (Las Cumbres Observatory, USA; University of California, Santa Barbara, USA), N. Marchili (Italian ALMA Regional Centre, INAF-Istituto di Radioastronomia, Italy and MPIfR), C. Goddi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, Italy and Universidade de São Paulo, Brazil), and H. Messias (Joint ALMA Observatory, Chile).
El conjunto ALMA, (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es una instalación astronómica internacional fruto de la colaboración entre ESO, la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. (NSF, National Science Foundation) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS, National Institutes of Natural Sciences) en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus países miembros; por la NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC, National Research Council) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MOST, Ministry of Science and Technology), y por el NINS en cooperación con la Academia Sínica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI, Korea Astronomy and Space Science Institute). La construcción y operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus países miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, National Radio Astronomy Observatory), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, National Astronomical Observatory of Japan) en representación de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operaciones de ALMA.
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