Un equipo internacional de científicos ha fotografiado el interior de la radio galaxia Centauro A con un detalle sin precedentes. Las observaciones fueron realizadas en el marco de la colaboración Event Horizon Telescope (EHT), la misma que en abril de 2019 anunció la primera imagen de un agujero negro supermasivo en la galaxia M87.
Todos recordamos esa fantástica noticia en 2019, cuando de forma simultánea e internacional se dieron a conocer los resultados de la colaboración EHT para obtener la primera imagen de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87. Los medios de todo el mundo recogieron la información y en los países de habla hispana tuvo una trascendencia notable porque dentro de la colaboración se encuentran muchos astrónomos de México, Chile, Colombia, Argentina, España, entre otros.
Pero además, uno de los instrumentos utilizados fue el Gran Telescopio Milimétrico «Alfonso Serrano», ubicado en la Sierra Negra, en el estado de Puebla, México.
Después de aquel anuncio las preguntas sobre otros resultados y futuras observaciones para estudiar otros agujeros negros supermasivos eran obvias. Pues bien, esta semana se da a conocer un trabajo científico encaminado hacia el corazón de la radio galaxia Centauro A, uno de los objetos más bellos e interesantes de su tipo.
El interior de Centauro A
En longitudes de onda de radio, Centauro A sobresale como uno de los objetos más grandes y brillantes del cielo nocturno. Si nuestros ojos pudieran detectar este tipo de radiación, la galaxia tendría un tamaño de unas 80 veces la luna llena. Después de ser identificada como una de las primeras fuentes de radio extragalácticas, en 1949, Centauro A o Cen A ha sido estudiada extensamente en todo el espectro electromagnético por una variedad de observatorios infrarrojos, ópticos, de rayos X y rayos gamma.
Pero tal vez una de las cosas más sobresalientes es que en el centro de Cen A se encuentra un agujero negro con la masa de unos 55 millones de soles, que está justo entre las escalas del agujero negro en Messier 87 (6,500 millones de veces el Sol) y el que está en el centro de nuestra propia galaxia (unos 4 millones de soles).
Para entender mejor los mecanismos al interior de Cen A, los astrónomos usaron observaciones simultáneas. hechas el 10 de abril de 2017, desde varios conjuntos de radiotelescopios en el mundo, algo que en conjunto conocemos como el EHT. Los observatorios participantes en la toma de los datos fueron el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, Atacama Pathfinder Experiment (APEX) en Chile, James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) en Hawaii, Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT) en México, South Pole Telescope (SPT) en la Antártica, Submillimeter Array (SMA) en Hawaii y el Submillimeter Telescope (SMT) en Arizona.
La técnica para crear este tipo de imágenes astronómicas es conocida como Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Al apuntar las antenas hacia el agujero negro supermasivo central se reveló el nacimiento de un gigantesco chorro de material ionizado. Lo más notable es que solo los bordes exteriores del jet parecen emitir radiación, lo que desafía algunos modelos teóricos sobre estos objetos.
En comparación con observaciones anteriores de alta resolución, este estudio analizó el jet lanzado desde el corazón de Centauro A con luz a frecuencias diez veces mayores y con una resolución 16 veces más nítida. El trabajo presentado esta semana logró unificar lo que sabemos de la radio galaxia y su chorro a escalas enormes, es decir, sabemos el comportamiento del material lanzado a distancias de cientos de miles de años luz y a escalas de apenas unos días luz, al interior del jet.
Otra manera de entender la trascendencia del anuncio es visualizando las escalas en el cielo: las imágenes de baja resolución muestran que el chorro se extiende hasta 80 veces el área de la luna llena, mientras que los nuevos datos del EHT tienen una resolución equivalente a ver desde la Tierra, una manzana en la Luna. Ese es un factor de magnificación de mil millones.
Jets y agujeros negros
Los agujeros negros supermasivos que viven en el centro de galaxias como Centauro A se alimentan de enormes cantidades de gas y polvo atraídos por la fuerza gravitacional del monstruo. Este proceso libera cantidades masivas de energía detectable con telescopios en diversas longitudes de onda y se dice que la galaxia se vuelve «activa» (los astrónomos las llaman «galaxias activas»).
La mayor parte de la materia que se encuentra cerca del borde del agujero negro cae. Sin embargo, algo del material circundante escapa momentos antes de ser capturado y es expulsado al espacio intergaláctico; así nacen los chorros o jets, una de las características más misteriosas y enérgicas de las galaxias.
A pesar de que los chorros eyectados son un fenómeno que se repite a diversas escalas y con diversos objetos en el cosmos, aún se desconocen muchos detalles. Por ejemplo, durante la formación de estrellas, los discos protoplanetarios muestran chorros de material interestelar que son lanzados por las estrellas en crecimiento. Algunas nebulosas planetarias también muestran algo parecido a chorros. Lo mismo ocurre con agujeros negros pequeños en la Vía Láctea y así llegamos a los enormes chorros emitidos por los agujeros negros supermasivos, como los de M87 y Cen A.
Algo que todavía no sabemos exactamente sobre las galaxias es cómo se lanzan los chorros desde su región central y cómo pueden extenderse a escalas que son más grandes que sus anfitrionas sin dispersarse.
Las nuevas imágenes del EHT muestran que el chorro lanzado por Centauro A es más brillante en los bordes que en el centro. Este fenómeno se conoce en otros chorros, pero nunca antes se había visto de manera tan pronunciada. Es uno de lo puntos a seguir investigando.
Finalmente, con los datos presentados por el proyecto EHT se ha identificado la ubicación del agujero negro en el punto de lanzamiento del chorro. Con esto, los investigadores auguran que con futuras observaciones a longitudes de onda aún más corta y una resolución más alta, se podría fotografiar el mismo agujero negro central de Cen A.
El proyecto EHT está integrado por 8 observatorios alrededor del mundo que de manera conjunta observan y simulan un telescopio del tamaño de nuestro planeta, más de 300 investigadores de África, Asia, Europa y America, y 13 instituciones científicas.
Referencias:
El artículo científico es Event Horizon Telescope observations of the jet launching and collimation zone in Centaurus A, publicado en Nature Astronomy por M. Janssen, H. Falcke, M. Kadler, E. Ros, M. Wielgus et al.
https://www.eurekalert.org/emb_releases/2021-07/run-epd071521.php
https://www.mpg.de/17227067/zoom-into-the-dark-heart-of-centaurus-a
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