Revelan nuevas pruebas de Relatividad General usando la sombra del agujero negro de M87*
Este resultado representa los primeros esfuerzos para explorar los muchos años adicionales de datos que se han recopilado desde las primeras observaciones en 2017.
La colaboración del Event Horizon Telescope (EHT) ha publicado nuevas imágenes de M87*, el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87, utilizando datos de observaciones tomadas en abril de 2018.
Con la participación del recién encargado Telescopio de Groenlandia y una espectacular tasa de registro mejorada en todo el conjunto, las observaciones de 2018 nos brindan una vista de la fuente independiente de las primeras observaciones de 2017.
Un artículo reciente publicado en la revista Astronomy & Astrophysics presenta nuevas imágenes de los datos de 2018 que revelan un anillo familiar del mismo tamaño. como el observado en 2017.
Este anillo brillante rodea una profunda depresión central, “la sombra del agujero negro”, como predice la relatividad general. Curiosamente, el pico de brillo del anillo se ha desplazado unos 30º en comparación con las imágenes de 2017, lo que concuerda con nuestra comprensión teórica de la variabilidad del material turbulento alrededor de los agujeros negros.
La primer imagen directa de la historia
En 2017, el EHT tomó la primera imagen de un agujero negro. Este objeto, M87*, es el corazón palpitante de la galaxia elíptica gigante Messier 87 y vive a 55 millones de años luz de la Tierra. La imagen del agujero negro reveló un anillo circular brillante, más brillante en la parte sur del anillo.
Un análisis más detallado de los datos también reveló la estructura de M87* en luz polarizada, lo que nos brinda una mayor comprensión de la geometría del campo magnético y la naturaleza del plasma alrededor del agujero negro.
La nueva era de imágenes directas de agujeros negros, encabezada por el análisis extenso de las observaciones de M87* en 2017, abrió una nueva ventana que nos permitió investigar la astrofísica de los agujeros negros y probar la teoría de la relatividad general a un nivel fundamental.
Los modelos teóricos nos dicen que el estado del material alrededor de M87* no debería estar correlacionado entre 2017 y 2018. Por lo tanto, múltiples observaciones de M87* nos ayudarán a imponer restricciones independientes a la estructura del plasma y del campo magnético alrededor del agujero negro y nos ayudarán a desenredar la complicada astrofísica de los efectos de la relatividad general.
Una colaboración mundial
Para ayudar a lograr ciencia nueva y apasionante, el EHT está en continuo desarrollo. El Telescopio de Groenlandia se unió al EHT por primera vez en 2018, apenas cinco meses después de que se completara su construcción muy por encima del Círculo Polar Ártico.
Este nuevo telescopio mejoró significativamente la fidelidad de la imagen del conjunto EHT, mejorando la cobertura, particularmente en dirección Norte-Sur. También participó por primera vez el Gran Telescopio Milimétrico con su superficie completa de 50 m, mejorando enormemente su sensibilidad.
Afirmó Rohan Dahale, candidato a doctorado en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) en España. Quien también comentó que "La inclusión del Telescopio de Groenlandia en nuestro conjunto llenó vacíos en el telescopio.
Las observaciones repetidas son esenciales para demostrar la solidez de los hallazgos. Además de la ciencia innovadora, el EHT también sirve como banco de pruebas tecnológicas para desarrollos de vanguardia en interferometría de radio de alta frecuencia.
Nuevos datos
El análisis de los datos de 2018 presenta ocho técnicas de modelado e imágenes independientes, incluidos los métodos utilizados en el análisis anterior de M87* de 2017 y otros nuevos desarrollados a partir de la experiencia de la colaboración en el análisis de Sgr A*.
La imagen de M87* tomada en 2018 es notablemente similar a lo que vimos en 2017. Vemos un anillo brillante del mismo tamaño, con una región central oscura y un lado del anillo más brillante que el otro. Una de las propiedades notables de un agujero negro es que su radio depende en gran medida de una sola cantidad: su masa.
La masa y la distancia de M87* no aumentarán apreciablemente a lo largo de la vida humana, por lo que la relatividad general predice que el diámetro del anillo debería permanecer igual de año en año. La estabilidad del diámetro medido en las imágenes de 2017 a 2018 respalda firmemente la conclusión de que M87*. Está bien descrito por la relatividad general.
Si bien el tamaño de la sombra del agujero negro no cambió entre 2017 y 2018, la ubicación de la región más brillante alrededor del anillo sí cambió significativamente. La región brillante giró unos 30º en sentido antihorario para asentarse en la parte inferior derecha del anillo aproximadamente en la posición de las 5 en punto.
Las observaciones de M87* con menos telescopios indicaron que la estructura de la sombra cambia anualmente pero con menos precisión y el eje de giro del agujero negro predicho a partir de la ubicación de la región más brillante alrededor del anillo es más consistente con el eje del chorro visto en otras longitudes de onda.
Además de 2017 y 2018, el EHT realizó observaciones exitosas en 2021 y 2022 y está programado que realice observaciones en la primera mitad de 2024. Cada año, el conjunto del EHT ha mejorado de alguna manera, ya sea mediante la incorporación de nuevos telescopios o un mejor hardware, o frecuencias de observación adicionales.