Primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro en el centro de la Vía Láctea

Un equipo internacional de investigadores ha captado la primera imagen histórica de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea.

La imagen del agujero negro fue obtenida por un equipo de investigación global.
La imagen del agujero negro fue obtenida por un equipo de investigación global.

Este resultado constituye una evidencia abrumadora de que el objeto es realmente un agujero negro y aporta valiosas pistas sobre el funcionamiento de estos gigantes que, se cree, residen en el centro de la mayoría de las galaxias.

La imagen fue obtenida por un equipo de investigación global, la colaboración del Telescopio del Horizonte de Sucesos (del inglés Event Horizon Telescope, EHT), utilizando observaciones con una red mundial de radiotelescopios, que funciona como uno virtual del tamaño de la Tierra. Las conclusiones de EHT se publicaron el pasado jueves, 12 de mayo, en una edición especial de The Astrophysical Journal Letters.

La imagen representa una visión largamente esperada del enorme objeto que se encuentra en el centro de nuestra galaxia

La imagen representa una visión largamente esperada del enorme objeto que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Investigaciones anteriores habían detectado estrellas girando alrededor de un objeto invisible, compacto y muy masivo en el centro de la Vía Láctea, lo que sugería que este objeto -conocido como Sagitario A* (nombrado Sagitario A estrella o Sgr A*)- es un agujero negro. La imagen que se ha difundido proporciona la primera evidencia visual directa de ello.

Aunque no se puede ver el agujero negro en sí, ya que se trata de un objeto totalmente oscuro, el gas brillante que lo rodea muestra una firma reveladora: una región central oscura (llamada sombra) rodeada por una estructura brillante en forma de anillo. Esta nueva visión capta la luz doblada por la poderosa gravedad del agujero negro, que tiene una masa de cuatro millones de veces la del Sol.

Imágenes del agujero negro M87 y la configuración de telescopios del EHT en 2009 2017.
Imágenes del agujero negro M87 y la configuración de telescopios del EHT de 2009 a 2017.

“Nos sorprendió lo bien que coincidía el tamaño del anillo con las predicciones de la Teoría de la relatividad general de Einstein", señala el científico principal del proyecto EHT, Geoffrey Bower, del Instituto de Astronomía y Astrofísica, Academia Sínica (Taipei). "Estas observaciones sin precedentes han mejorado enormemente nuestra comprensión de lo que sucede en el centro de nuestra galaxia y ofrecen nuevos conocimientos sobre cómo los agujeros negros gigantes interactúan con su entorno”.

Este nuevo hito continúa la senda de la colaboración EHT, que en 2019 difundía la primera imagen de un agujero negro, M87*, situada en el centro de la galaxia más lejana: Messier 87

El EHT observó a Sagitario A* varias noches, recopilando datos durante numerosas horas seguidas, de forma similar al uso de un tiempo de exposición prolongado en una cámara fotográfica. Entre los radiotelescopios que forman el EHT, la antena IRAM de treinta metros situada en Sierra Nevada (Granada) jugó un papel esencial en las observaciones que han permitido obtener la primera imagen del agujero negro en SgrA*.

Este nuevo hito continúa la senda de la colaboración EHT, que en 2019 difundía la primera imagen de un agujero negro, M87*, situada en el centro de la galaxia más lejana: Messier 87.

Objeto extremadamente masivo

Los primeros indicios de la existencia de Sagitario A* se vieron en la década de 1970, cuando los radioastrónomos descubrieron una fuente de radio aparentemente puntual en la región central de la galaxia.

La antena IRAM de treinta metros situada en Sierra Nevada (Granada) jugó un papel esencial en las observaciones.
La antena IRAM de treinta metros situada en Sierra Nevada (Granada) jugó un papel esencial en las observaciones.

Ésta resultó ser inusualmente tenue, más que una estrella. Aún así, las observaciones de décadas de los movimientos de las estrellas cercanas revelaron que el objeto era extremadamente masivo. Los más recientes lo han medido en 4,15 millones de veces la masa del Sol, más o menos el 0,3%. Estos cálculos, realizados mediante el seguimiento de cómo las estrellas orbitan Sagitario A *, proporcionaron una fuerte evidencia de que la fuente de radio es tan masiva y densa que no podría ser otra cosa que un agujero negro, y le valieron a Andrea Ghez y Reinhard Genzel una parte del Premio Nobel de Física 2020.

Sagitario A* es prácticamente invisible para los telescopios ópticos, debido al polvo y el gas en el disco galáctico

Sagitario A* es prácticamente invisible para los telescopios ópticos, debido al polvo y el gas en el disco galáctico. Pero a partir de la década de 1990, Falcke y otros se dieron cuenta de que la sombra del agujero negro podría ser lo suficientemente grande como para ser fotografiada con ondas de radio cortas, que pueden perforar ese velo. Pero para hacerlo, calcularon los investigadores, se requeriría un telescopio del tamaño de la Tierra. Afortunadamente, la técnica llamada interferometría podría ayudar. Implica apuntar múltiples telescopios lejanos al mismo objeto simultáneamente. Efectivamente, los telescopios funcionan como si fueran fragmentos de un gran plato.

Los primeros intentos de observar Sagitario A* con interferometría utilizaron ondas de radio relativamente largas, de 7 milímetros, y observatorios a unos pocos miles de kilómetros de distancia. Todo lo que los astrónomos podían ver era un punto borroso.

Los equipos de todo el mundo refinaron sus técnicas y adaptaron algunos observatorios importantes para que pudieran agregarlos a la red. En particular, un grupo liderado por Shep Doeleman, de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, adaptó el Telescopio del Polo Sur y el Atacama Large Millimeter/submillimetre Array (ALMA) en Chile para hacer el trabajo. En 2008, el equipo de Doeleman también realizó las primeras observaciones en la longitud de onda de 1,3 milímetros más desafiante técnicamente.

Se adaptó el Telescopio del Polo Sur y el Atacama Large Millimeter submillimetre Array (ALMA), en Chile, para hacer el trabajo.
Se adaptó el Telescopio del Polo Sur y el Atacama Large Millimeter/submillimetre Array (ALMA), en Chile, para hacer el trabajo.

Luego, en 2015, los grupos unieron fuerzas como la colaboración EHT. Su campaña de observación de 2017 fue la primera en abarcar distancias lo suficientemente largas como para resolver detalles del tamaño de Sagitario A*.

Planes futuros

El EHT recopiló más datos en 2018, pero canceló sus campañas de observación planificadas en 2019 y 2020. Reanudaron las observaciones en 2021 y 2022, con una red mejorada e instrumentos más sofisticados.

Remo Tilanus, miembro de EHT en la Universidad de Arizona en Tucson, dice quelas últimas observaciones del equipo, en marzo, registraron señales al doble de la tasa que, en 2017, lo que debería ayudar a aumentar la resolución de las imágenes resultantes.

Los investigadores también esperan averiguar si Sagitario A* tiene chorros

Los investigadores también esperan averiguar si Sagitario A* tiene chorros. Muchos agujeros negros, incluido M87*, muestran dos haces de materia que se disparan rápidamente en direcciones opuestas, presumiblemente como resultado del intenso calentamiento del gas que cae. Sagitario A * podría haber tenido grandes chorros en el pasado, como sugieren las nubes calentadas de materia por encima y por debajo del centro galáctico. Sus aviones ahora serían mucho más débiles, pero su presencia aún podría revelar detalles importantes sobre la historia de nuestra galaxia.

"Estos chorros pueden inhibir o inducir la formación de estrellas, pueden mover los elementos químicos alrededor" y afectar la evolución de toda una galaxia, dice Falcke. "Y ahora estamos viendo dónde está sucediendo".

Fuente: Nature y CSIC.

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Imagen de la Vía Láctea, donde se encuentra el agujero negro supermasivo, tomada por el satélite Gaia.

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