Nueva imagen del agujero negro revela un anillo ‘esponjoso’ – Ars Technica

Revelado por los astrónomos hoy Nuevas imágenes del agujero negro. En el centro de la galaxia M87, una versión más suave del anillo brillante del agujero negro y su poderoso chorro se ven juntos en la misma imagen por primera vez. el Telescopio de horizonte de eventos El EHT tomó imágenes del agujero negro por primera vez en 2017; Esta nueva imagen se basa en datos recopilados por Juego de milimetros universales VLBI (GMVA), que capturó emisiones de radio en una longitud de onda ligeramente diferente pero científicamente importante. Los detalles de los nuevos datos de observación, los métodos de procesamiento de imágenes y las simulaciones por computadora asociadas se describen en un nuevo artículo publicado en la revista Nature.

«Esta es la primera imagen en la que podemos determinar dónde está el anillo en relación con el poderoso chorro que escapa del agujero negro central». dijo el coautor Kazunori Akiyama del Observatorio Haystack del MIT, que desarrolló el software de imágenes utilizado para visualizar el agujero negro. «Ahora podemos comenzar a abordar cuestiones como cómo se aceleran y calientan las partículas y muchos otros misterios sobre un agujero negro más profundamente».

Como se mencionó anteriormente, el EHT es una colección de telescopios repartidos por todo el mundo, incluidos instrumentos desde Hawái hasta Europa y desde la Antártida hasta Groenlandia. El «telescopio» se crea mediante un proceso llamado interferometría, que utiliza la luz capturada en diferentes lugares para crear una imagen con una resolución equivalente a la de un telescopio gigante (un telescopio muy grande, como si fuera tan grande como la distancia entre las ubicaciones lejanas de individuos telescopios).

Los científicos que trabajan en el EHT han sido noticia mundial en 2019 Cuando revelaron la primera imagen directa del agujero trasero en el centro de la galaxia M87. Dos años más tarde, los investigadores de EHT publicaron una nueva imagen del mismo agujero negro, esta vez mostrando cómo se veía. luz polarizada. La habilidad para medir esta polarización Por primera vez, la firma de los campos magnéticos en el borde de un agujero negro ha arrojado nuevos conocimientos sobre cómo los agujeros negros engullen materia y emiten poderosos chorros desde sus núcleos. Los astrónomos también pudieron Determinar las líneas del campo magnético. en el borde interior y estudiar la interacción entre la materia que fluye hacia adentro y explota hacia afuera.

Y a principios de este mes, cuatro miembros de la colaboración EHT aplicaron una nueva técnica de aprendizaje automático, llamada PRIMO (modelo de interferometría de componentes principales), a los datos originales de 2017, dando esa famosa imagen. su primera transformación. PRIMO analizó más de 30 000 imágenes simuladas de agujeros negros acumulando gas, considerando varios modelos diferentes de cómo podría ocurrir esta acumulación de materia. Los patrones estructurales se clasificaron según la frecuencia con la que aparecían en las simulaciones y luego PRIMO los mezcló para producir una nueva imagen de alta resolución del agujero negro.

Esta nueva imagen de la colaboración de GMVA aprovecha las emisiones de radio de diferentes longitudes de onda, recopiladas el 14 y 15 de abril de 2018. Mientras que la cuadrícula de telescopios del EHT está sintonizada a una resolución de 1,3 mm, los telescopios de GMVA están sintonizados a 3,5 mm. En comparación, un astrónomo del observatorio de paja Descripción de Jeffrey Cruz EHT imaginó el original como «Hecho en FM», mientras que esta nueva imagen de GMVA «proviene de AM», y agregó: «Contar una historia juntos, es una mejor historia juntos».

Debido a que los telescopios GMVA están ubicados a lo largo del eje de la Tierra de este a oeste, los datos de Telescopio de Groenlandia al norte y Atacama gran matriz de milímetros/metros ALMA se incluye al sur para completar el cuadro. Esto es lo que permitió a los astrónomos capturar la sombra del agujero negro y ver mejor los chorros de emisión al mismo tiempo. Los datos de todos estos telescopios se sincronizaron mediante interferometría y se aplicaron varios algoritmos de procesamiento de imágenes, incluida la escasa biblioteca de imágenes de modelado interferométrico desarrollada por Akiyama, para producir la imagen final.

El anillo brillante fotografiado por primera vez por el EHT es el resultado de la materia que orbita alrededor del agujero negro. Esta materia se calienta y la fuerte gravedad del agujero negro desvía la luz emitida alrededor de sí misma para formar un anillo de luz con una región oscura en el centro: la sombra del agujero negro. Pero la imagen GMVA muestra un anillo que es un 50 por ciento más abultado que en la imagen EHT original. Las simulaciones por computadora posteriores sugieren que esto se debe a que la nueva imagen revela más material que cae hacia el agujero negro, específicamente, el plasma sobrecalentado del disco de acreción circundante.

También había un rastro de plasma que se extendía desde el anillo central, muy probablemente parte del chorro que se disparaba hacia el espacio. Si bien los astrónomos saben desde hace mucho tiempo que los agujeros negros como M87 pueden arrojar poderosos chorros de materia, la física subyacente no se comprende completamente, y poder observar dónde se origina el chorro cerca del agujero negro es vital para aprender más. La resolución de 3,5 milímetros del GMVA permitió a los astrónomos ver cómo el poderoso chorro emergía del anillo resplandeciente, revelando por primera vez que la base del chorro estaba efectivamente conectada a ese anillo.

«Lo emocionante es que todavía estamos viendo la sombra del agujero negro, pero también estamos empezando a ver un chorro más extendido», dijo. akiyama dijo. «Para que el plasma emita luz a esta longitud de onda, tiene que estar muy caliente, por lo que cada partícula en el plasma viaja casi a la velocidad de la luz. Entonces, las partículas se aceleran a velocidades relativistas. Y vemos que en el caso de M87 , ese chorro se expande y viaja a través de una banda muy amplia».

Las observaciones futuras apuntarán a más longitudes de onda de radio para desarrollar aún más la historia científica de M87, y les dirán a los astrónomos más sobre el perfil de temperatura y la composición del plasma del agujero negro, por ejemplo.

DOI: Naturaleza, 2023. 10.1038 / s41586-023-05843-w (sobre los DOI).