La sombra del agujero negro M87* se tambalea, desconcertando a los científicos

En 2019, el Event Horizon Telescope (EHT) nos hizo ver las primeras imágenes de M87*, el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia elíptica gigante Messier 87 situada a menos de 53 millones de años luz de distancia. Se requirieron observaciones adicionales para investigar la persistencia de la característica de la imagen principal y cuantificar la variabilidad de la misma utilizando los datos de M87 * recopilados con la matriz de telescopios proto-EHT en 2009, 2011, 2012 y 2013. Y aquí es donde empieza el misterio.

Más secretos del agujero negro

La impresionante imagen de la silueta de M87 * que abrió el año pasado un nuevo capítulo en  astronomía, alberga aproximadamente la misma masa que 6.500 millones de soles. El análisis ha revelado el comportamiento de la imagen del agujero negro durante este período, con su característica de sombra, pero también una variación de su orientación: la media luna que vemos en el mismo parece estar bamboleándose. Alrededor de la sombra hay un anillo brillante de radiación emitida por un gas supercalentado que se mueve rápidamente y que gira y cae en las fauces de M87 *. El anillo es mucho más brillante en su mitad "inferior", lo que le da a la característica una apariencia de media luna. Esa media luna se está tambaleando.

"El año pasado vimos una imagen de la sombra de un agujero negro, que consta de una media luna brillante formada por plasma caliente girando alrededor de M87 *, y una parte central oscura, donde esperamos que esté el horizonte de sucesos del agujero negro", explica Maciek Wielgus del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, en su estudio publicado en la revista The Astrophysical Journal.

"Pero esos resultados se basaron solo en observaciones realizadas durante una ventana de una semana en abril de 2017, que es demasiado corta para ver muchos cambios. Según los resultados del año pasado, hicimos las siguientes preguntas: ¿es consistente esta morfología en forma de media luna con los datos de archivo? ¿Indicarían los datos de archivo un tamaño y orientación similares de la media luna? ".

Ampliando el análisis a las observaciones de 2009-2017, los científicos han demostrado que M87 * se adhiere a las expectativas teóricas. El diámetro de la sombra del agujero negro se ha mantenido consistente con la predicción de la teoría de la relatividad general de Einstein para un agujero negro de 6.500 millones de masas solares.

Pero aunque el diámetro de la media luna se mantuvo constante, los astrónomos descubrieron que los datos ocultaban una sorpresa: el anillo se bambolea, vislumbrando así la estructura dinámica del flujo de acreción tan cerca del horizonte de sucesos del agujero negro, en condiciones de gravedad extrema.

¿Por qué es importante este hallazgo?

Entre otras cosas, permitirá a los científicos formular nuevas pruebas de la teoría de la relatividad general. Y “debido a que el flujo de materia que cae sobre un agujero negro (que se calienta a miles de millones de grados, se ioniza y se vuelve tumultuoso en presencia de campos magnéticos), la media luna parece oscilar con el tiempo”, expone Wielgus. “En realidad, vemos mucha variación y no todos los modelos teóricos de acreción permiten tanto bamboleo. Lo que significa es que podemos empezar a descartar algunos de los modelos basados en la dinámica de la fuente observada".

Los investigadores siguen y seguirán realizando observaciones del agujero negro el próximo año, y esperan obtener más datos e incluso potencialmente crear no solo nuevas imágenes de M87, sino también vídeos de cómo cambia con el transcurso de los días.

Referencia: Maciek Wielgus et al. 2020. Monitoring the Morphology of M87* in 2009-2017 with the Event Horizon Telescope. The Astrophysical Journal, 2020; 901 (1): 67 DOI: 10.3847/1538-4357/abac0d