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Agujeros negros: El jet galáctico Messier 87 falla
Un equipo chino analizó las ondas de radio de la galaxia activa Messier 87 y descubrió que su chorro oscila. Sospechan que la causa es la rotación del agujero negro.
© NASA, ESA y Hubble Heritage Team (STScI/AURA) (detalle)
El chorro de la galaxia activa M87 se conoce desde hace más de 100 años. En esta imagen del Telescopio Espacial Hubble se ve claramente como una estructura alargada que emerge del centro de la galaxia a la derecha.
Messier 87 (M87) es una galaxia activa en la constelación de Virgo, a 55 millones de años luz de distancia. Su actividad puede identificarse no sólo por el brillante núcleo galáctico, sino también por el chorro de material que emite, llamado chorro. Esta estructura alargada se conoce desde 1918 y se atribuye a que el extremadamente masivo agujero negro central expulsa parcialmente material que atrae gracias al efecto gravitacional. El material casi alcanza la velocidad de la luz. Estos chorros relativistas se pueden observar en muchas radiogalaxias, cuásares y blazares.
Un equipo de astrónomos chinos dirigido por Yuzhu Cui del Laboratorio Zhejiang, un centro de investigación en Hangzhou, ha presentado un nuevo estudio sobre el jet M87 en la revista Nature. Analizaron observaciones astronómicas registradas con una red de radiotelescopios entre los años 2000 y 2022. Los investigadores llegaron a la conclusión de que el jet M87 no está estacionario en el espacio, sino que se tambalea. Esto ocurre durante un período de once años. Lo atribuyen a la rápida rotación del agujero negro central.
El chorro precesor | El ángulo de posición del chorro de M87 varía periódicamente en una escala de tiempo de unos once años. Esto sigue a observaciones de ondas de radio de la fuente a una frecuencia de 43 gigahercios registradas para la imagen que se muestra aquí entre 2013 y 2018.
En el modelo común de núcleos galácticos activos (AGN), los chorros emanan directamente del agujero negro central, extremadamente masivo. Combinan de millones a miles de millones de masas solares: en el caso de M87 son 6,5 mil millones de masas solares. Este valor se confirmó en 2019 cuando se registró la primera imagen de radio directa de un agujero negro con el Event Horizon Telescope (EHT), una red global de radiotelescopios. Muestra la oscuridad del agujero negro esférico en el centro de un brillante anillo de plasma. También hubo indicios en ese momento de que el agujero negro central de M87 podría estar girando.
Exactamente dónde comienza el chorro AGN es un tema de investigación actual: podría originarse un poco más lejos en el disco de acreción o incluso en el espacio-tiempo que gira rápidamente directamente en el horizonte de sucesos del agujero negro. Una rotación del agujero negro tiene consecuencias para la materia y la radiación que se acerca a él. Todo lo que se encuentra en las proximidades de la voraz honda gira rápidamente porque el propio espacio-tiempo gira. En la literatura especializada esto se conoce como efecto Lense-Thirring o “frame dragging”. Debido a este efecto, el disco de acreción interior debe ser forzado hacia el plano ecuatorial del agujero negro en rotación. Vistos desde el exterior, el disco de acreción y el chorro están escalonados. Si la base del chorro de M87 está muy cerca del agujero negro que gira rápidamente, también se verá obligado a girar.
El equipo de Cui está seguro de haber encontrado pruebas claras del derrape del avión. Interpretan su comportamiento como evidencia de la rotación del agujero negro extremadamente masivo en M87. Sin embargo, el valor exacto del parámetro de rotación aún no está claro. Debido a que los agujeros negros absorbieron mucha materia mediante acreción durante su formación y desarrollo, la teoría supone que los núcleos galácticos activos giran cerca de su valor máximo posible. En casos extremos, el horizonte gira a la velocidad de la luz.
En radioastronomía, el acoplamiento de antenas terrestres, algunas de las cuales están separadas por varios miles de kilómetros, es un método probado para observar tales fenómenos. Se conoce como interferometría de base muy larga (VLBI), que significa interferometría de base larga.
Las observaciones de varios años en el rango de ondas de radio del presente estudio incluyen datos de la red VLBI de Asia Oriental (EAVN), el Very Long Baseline Array (VLBA), la red conjunta de KVN y VERA (KaVA) y la red de Asia Oriental. para la Red Italiana Casi Global (Eating). En total participaron 20 radiotelescopios de todo el mundo. Desde China contribuyeron la antena de radio de 65 metros en Tianma y la antena de radio de 26 metros en Xinjiang. En el futuro, el radiotelescopio de 40 metros que se está construyendo en Shanghai mejorará la resolución y la sensibilidad de estas observaciones de radio.
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