La corriente en chorro que emerge del agujero negro, aparentemente, muestra un inquietante tambaleo, un fenómeno que ahora se revela como una prueba contundente de la rotación del agujero negro, un descubrimiento de relevancia histórica respaldado por más de dos décadas de observaciones globales meticulosas.
En 2019, los astrónomos hicieron historia cuando compartieron con el mundo la primera foto de un agujero negro. En esa icónica foto, la sombra del agujero negro brilla en el centro de Messier 87, una galaxia pesada en el cúmulo de Virgo a unos 55 millones de años luz de distancia. Y con ello quedó oficialmente demostrado: los agujeros negros existen. Ahora, el mismo agujero negro supermasivo ha dado lugar a otro importante descubrimiento. Porque recientemente se han encontrado nuevas pruebas que demuestran que también gira.
Agujero negro en rotación: Pruebas
Los agujeros negros supermasivos son “monstruos” gigantes miles de millones de veces más pesados que nuestro Sol. Engullen todo a su alrededor; ni siquiera la luz puede escapar a sus garras. Como se puede imaginar, esto hace que los agujeros negros sean extremadamente difíciles de estudiar. No revelan sus secretos a la ligera.
En teoría, hay pocas propiedades que los astrónomos puedan medir. Sin embargo, una de las propiedades que podríamos observar es su rotación. Pero debido a la complejidad de este proceso, los astrónomos no han podido hasta ahora observar directamente la rotación de un agujero negro.
Un equipo internacional de científicos se ha centrado en reunir pruebas de la rotación de un agujero negro supermasivo analizando más de 20 años de datos de observación de la galaxia M87. Como ya sabrá, esta galaxia alberga un famoso agujero negro, que es 6500 millones de veces más pesado que nuestro Sol. El agujero negro supermasivo de M87 es conocido por su disco de acreción (un disco en el que se acumulan el gas y el polvo de sus alrededores) que envía materia hacia el agujero negro. También sabemos que alberga un haz radiado de materia, también llamado corriente en chorro, desde el que se expulsa materia de las inmediaciones del agujero negro casi a la velocidad de la luz.
Muchos telescopios en contribución
El equipo de investigadores analizó información de hasta 170 periodos de tiempo diferentes. Estos datos se recopilaron utilizando varios radiotelescopios, entre ellos la Red VLBI de Asia Oriental (EAVN) y el Very Long Baseline Array (VLBA). En total, contribuyeron más de 20 radiotelescopios de todo el mundo.
Los resultados son apasionantes. Resulta, por ejemplo, que las fuerzas gravitatorias entre el disco de acreción y la rotación del agujero negro hacen que la base de la corriente en chorro se tambalee de un lado a otro. Esto es similar a cómo las fuerzas gravitatorias de nuestro sistema solar provocan la inclinación del eje de la Tierra. El equipo de investigadores ha conseguido vincular estas oscilaciones en el movimiento de la corriente en chorro con el agujero negro supermasivo central, proporcionando pruebas directas de que el agujero negro está rotando. La dirección de la corriente en chorro se desplaza unos 10 grados en un periodo de 11 años, lo que concuerda con los modelos informáticos teóricos realizados con el superordenador ATERUI II del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ).
Este es un gráfico que muestra cómo se comporta la corriente en chorro de M87. Los investigadores recopilaron datos desde 2013 hasta 2018. Las flechas blancas muestran en qué dirección apunta la corriente en chorro. La parte inferior del gráfico muestra cómo cambió la dirección de la corriente en chorro entre 2000 y 2022. Los puntos verdes y azules se basan en mediciones a 22 y 43 gigahercios. La línea roja presenta un patrón ondulante que se repite cada 11 años. Imagen: Cui et al (2023)
Yuzhu Cui, autora principal del estudio publicado recientemente en Nature, se muestra entusiasmado. “Estamos eufóricos por este significativo descubrimiento”, afirma. “Dado que la desviación entre el agujero negro y el disco es relativamente pequeña y el periodo de precesión es de unos 11 años, recopilar datos precisos durante más de dos décadas y realizar un análisis en profundidad resultó absolutamente necesario para alcanzar este logro”.
Lo sabemos con certeza
Además, gracias al estudio, ahora estamos seguros al cien por cien: el agujero negro que se encuentra en el corazón de la galaxia M87 no está quieto. “Tras el éxito de tomar la primera imagen del agujero negro de esta galaxia utilizando el EHT, era de gran interés para los científicos averiguar si también está girando o no”, afirma el investigador Kazuhiro Hada. “Ahora hemos convertido esa curiosidad en convicción. Este monstruoso agujero negro gira absolutamente”.
En definitiva, el descubrimiento es otro hito importante en astronomía. “Por fin, hemos podido alcanzar este resultado gracias a años de observaciones de un equipo internacional de investigación formado por 45 instituciones de todo el mundo, que han trabajado como un solo equipo”, afirma Motoki Kino, coautor del estudio. “Nuestros datos de observación contribuyen a afinar aún más nuestra comprensión de los agujeros negros y las corrientes en chorro”.
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