Un avión frustrado en el centro de la Vía Láctea

El Event Horizon Telescope, una red de radiotelescopios individuales ubicados en todo el mundo, ha vuelto a observar el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Utilizando la parte polarizada de la luz de radio, los investigadores descubrieron fuertes campos magnéticos que salen en espiral desde el borde de la agujero negro supermasivo Sagitario A*. Los resultados indican que en el centro de nuestra galaxia podría estar inactivo un chorro que, como sugieren los modelos, probablemente expulsó grandes cantidades de materia al espacio hace sólo unos pocos millones de años.

La primera imagen del agujero negro Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea, tomada con el Event Horizon Telescope a una longitud de onda de 1,3 milímetros (imagen en color al fondo). Las líneas corresponden a la dirección de polarización de la luz de radio, lo que indica un campo magnético que sale en espiral del plano de la imagen y que es perpendicular a la dirección de polarización. Crédito de la imagen: La colaboración EHT

La primera imagen del agujero negro Sagitario A* en el núcleo de la Vía Láctea, situada a unos 27.000 años luz de la Tierra, se publicó en 2022. Mostró que, aunque el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea tiene más de mil veces más pequeño y menos masivo que el de M87, todavía parece notablemente similar. Esto hizo que los científicos se preguntaran si los dos compartían rasgos comunes que son independientes de su masa. Nuevos datos muestran esa característica, con consecuencias de largo alcance.

Los campos magnéticos en espiral anclados en las proximidades del monstruo masivo en M87, que ya han sido mapeados en luz polarizada, se agrupan para formar un chorro. Las fuerzas magnéticas inherentes al chorro aceleran la materia que fluye desde el disco de acreción hacia el espacio casi a la velocidad de la luz. Nuevas observaciones de luz polarizada desde las inmediaciones de Sagitario A*, realizadas con una importante participación del Instituto Max Planck de Radioastronomía de Bonn, muestran una corriente de campos magnéticos muy similar, que también podría indicar un chorro. Sin embargo, a pesar de los fuertes y ordenados campos magnéticos detectados en el centro de la Vía Láctea, el chorro es, en el mejor de los casos, muy débil. Los datos ahora recopilados deberían responder por qué es así.

La luz polarizada revela campos magnéticos

La luz es una onda electromagnética oscilante o en movimiento que nos permite ver objetos. A veces, la luz oscila en una orientación preferida y la llamamos «polarizada». La parte polarizada de la luz contiene mucha información adicional sobre la astrofísica del monstruo de masa y los mecanismos implicados en la alimentación de un agujero negro y la expulsión de materia por los campos magnéticos que forman un chorro. Sin embargo, este componente luminoso suele ser más débil y, por tanto, más difícil de medir. La luz de radio polarizada se produce cuando el plasma, es decir, partículas cargadas como las que se encuentran en las proximidades de los agujeros negros, giran alrededor de campos magnéticos ordenados. El plano de oscilación de la luz polarizada es entonces perpendicular al campo magnético, lo que permite mapear el campo magnético alrededor del agujero negro.

Imagen del agujero negro central Sagitario A* en luz de radio polarizada (izquierda), que se encuentra en el centro de la Vía Láctea, que también se muestra en luz de radio polarizada en la imagen del satélite Planck arriba a la derecha. En el centro se muestra la emisión infrarroja polarizada de la región central extendida de la Vía Láctea. Esta última imagen fue tomada con el Observatorio de Sofía. Crédito de la imagen: Izquierda: Colaboración EHT, Centro: NASA/SOFIA, NASA/HST/NICMOS, Atrás a la derecha: Colaboración ESA/Planck

Aunque nos rodea la luz polarizada, para el ojo humano es indistinguible de la luz “normal”. En el alcance de la radio, los detectores especiales de los telescopios ayudan a medir con qué fuerza se inclinan hacia los lados las crestas y los valles de las ondas. “Sin embargo, visualizar los agujeros negros con luz polarizada no es tan fácil como ponerse unas gafas de sol polarizadas”, subraya Maciek Wielgus, astrónomo del Instituto Max Planck de Radioastronomía. Esto es especialmente cierto en el caso de Sagitario A*, porque su entorno radiobrillante cambia rápidamente a medida que el plasma orbita alrededor del agujero negro. Sin embargo, para que la parte polarizada de la luz sea detectable, los telescopios tienen que mirarla durante un tiempo relativamente largo, lo que emborrona la imagen, similar a la imagen a largo plazo de una cascada. «Fue un desafío considerable analizar los datos para navegar a través de estas fluctuaciones», añade Wielgus.

Reliquias de un jet en el Centro Galáctico

«La revelación de estos campos magnéticos abre una ventana a las regiones más internas de Sagitario A*, donde la interacción de la gravedad, el magnetismo y la curvatura del espacio-tiempo alcanza su cenit», afirma Anton Zensus, director del Instituto Max Planck de Radioastronomía y presidente fundador. de la Colaboración del Telescopio Event Horizon. Los campos magnéticos en el centro de la Vía Láctea indican un chorro que, a diferencia de M87, no está lo suficientemente colimado como para lanzar una cantidad significativa de materia al espacio. Debido a la menor masa y, por tanto, a la atracción gravitacional de Sagitario A*, fluye menos materia hacia el centro y la base del chorro en comparación con el caso de M87. Esto también deja menos materia que podría ser transportada hacia el exterior a través del chorro. Sin embargo, este no fue necesariamente siempre el caso. Grandes burbujas brillantes en rayos X por encima y por debajo del plano de la Vía Láctea, que han sido observadas por el telescopio eROSITA y otros, indican que un chorro estuvo activo en el núcleo de nuestra galaxia hace unos pocos millones de años. No es raro que estos aviones pierdan potencia, se apaguen y se vuelvan a lanzar.

Pero incluso si hubiera un chorro activo en el centro de la Vía Láctea, el centro galáctico está lo suficientemente lejos de la Tierra como para que las eyecciones de materia y radiación del chorro sean fatales para nosotros. Por otro lado, Sagitario A* es el agujero negro supermasivo que se encuentra más cerca de nosotros. Esto significa que la turbulencia del campo magnético en el centro se puede estudiar muy bien, incluso si sólo emite una señal de polarización débil y, al menos por el momento, no forma un chorro maduro. Con los datos adicionales que el Event Horizon Telescope ha obtenido de los centros de la galaxia M87 y nuestra Vía Láctea, los investigadores ven una oportunidad de estudiar los chorros con el mayor detalle posible, de la cabeza a los pies y potencialmente en todas las etapas evolutivas.

El Telescopio del Horizonte de Sucesos ha realizado varias observaciones desde 2017 y está previsto que observe Sgr A* nuevamente en abril de 2024. Cada año, las imágenes mejoran a medida que el Telescopio del Horizonte de Sucesos añade nuevos telescopios, anchos de banda más amplios y nuevas frecuencias de observación. La ampliación de la red de telescopios al espacio proporcionará imágenes de los agujeros negros más nítidas que nunca. En la próxima década, el equipo de la red de radiotelescopios más grande del mundo podrá presentar películas de alta resolución que muestren cómo fluye el plasma alrededor del agujero negro. Estos datos también pueden revelar el chorro frustrado en el centro: así es como los investigadores llaman un chorro que tiene fuertes campos magnéticos, pero que (todavía) no se han enrollado para formar un resorte apretado que acelera la materia desde el interior hacia el exterior. .

Fuente: MPG