Un valencià, després d'un dels majors enigmes de l'univers: els dolls extragalácticos dels forats negres

Després d’obtenir les primeres imatges de forats negres, el telescopi Event Horizon (EHT en les sigles en anglès) està preparat per a revelar el mecanisme que permet als forats negres llançar potents dolls a l’espai. Un equip internacional de més de 400 investigadors, amb una important participació de la Universitat de València (UV), ha demostrat que l’EHT podrà obtenir interessants imatges d’un forat negre supermassiu i els seus dolls en la galàxia NGC 1052. Les mesures, realitzades amb radiotelescopis interconnectats distribuïts en diversos continents, confirmen forts camps magnètics prop de la vora del forat negre. El treball s’ha publicat a la revista Astronomy & Astrophysics. 

La principal pregunta que es plantejava aquest projecte científic era com els forats negres supermassius llancen a l’espai dolls de partícules d’alta energia –coneguts com a jets– que travessen la galàxia quasi a la velocitat de la llum. La ciència ha fet ara un pas important per a poder respondre a aquesta pregunta, amb intricades mesures del centre de la galàxia NGC 1052, que es troba a 60 milions d’anys llum de la Terra. L’objectiu d’aquesta col·laboració internacional és captar les imatges més detallades mai obtingudes de forats negres mitjançant la creació d’un telescopi virtual de la grandària de la Terra. 

Els científics van fer observacions coordinades utilitzant diversos radiotelescopis, els quals proporcionen nous coneixements sobre el funcionament d’una galàxia i el seu forat negre supermassiu. S’inclouen radiotelescopis que conformen l’Event Horizon Telescope (EHT), que recullen la radiació a 1,3 mm de longitud d’ona, i el Global mm-VLBI Array (GMVA), que ho fa a 3,5 mm. La tècnica que combina aquests telescopis es denomina interferometria de línia de base molt llarga (VLBI). Els resultats es recullen en un article publicat en la revista científica Astronomy & Astrophysics el 17 de desembre de 2024.

El treball ha estat dirigit per Anne-Kathrin Baczko, astrònoma de l’Observatori Espacial d’Onsala, a Chalmers (Suècia), i un dels autors principals de l’article és Manel Perucho, professor d’astrofísica de la UV. “El centre d’aquesta galàxia, NGC 1052, és un objectiu prometedor per a l’obtenció d’imatges amb l’EHT, però és feble, complex i més difícil que totes les altres fonts que hem observat fins ara”, explica Anne-Kathrin Baczko. La galàxia té un forat negre supermassiu al seu centre que és la font de dos potents dolls que s’estenen milers d’anys llum a través de l’espai. 

“Les observacions confirmen que la formació, acceleració i col·limació dels dolls extragalàctics està relacionada amb la presència de camps magnètics intensos en l’entorn del forat negre. Aquestes observacions ens permeten apropar-nos a la comprensió d’un dels misteris més duradors de l’astrofísica moderna”, explica Manel Perucho. Iván Martí Vidal, professor de la UV i col·laborador en l’estudi, va desenvolupar els mètodes de calibratge utilitzats en l’anàlisi, que permeten mostrar l’estructura dels camps magnètics. Martí Vidal afirma: “La contribució de la UV està sent decisiva en aquest estudi i en general en el treball de l’EHT.”

“Volem estudiar no sols el forat negre i el seu entorn extrem, sinó també l’origen dels dolls bessons que n’emanen. Hem aprofitat l’oportunitat de la combinació de GMVA i EHT per a apuntar a un objecte especialment important i clau, en la cruïlla de diferents tipus de galàxies actives”, afirma Eduardo Ros, professor en excedència de la Universitat, afiliat amb l’Institut Max Planck de Radioastronomia a Bonn (Alemanya) i membre de l’equip investigador.

L’equip va portar a cap les observacions utilitzant només cinc dels telescopis de la xarxa global de l’EHT, en una configuració que permetera la millor estimació possible del seu potencial per a futures observacions i complementat amb mesuraments d’altres telescopis, inclòs el GMVA. El personal científic està convençut que serà possible obtenir amb èxit imatges en el futur gràcies a dues noves dades clau: d’una banda, els voltants del forat negre brillen amb la freqüència justa d’ones de ràdio perquè puguen mesurar-se amb mm-VLBI; de l’altra, la grandària de la regió en què es formen els dolls és similar a la de l’anell de M 87, suficientment gran per a observar-se amb mm-VLBI.

Intensitat del camp magnètic

A partir de les seues mesures, els científics també han calculat la intensitat del camp magnètic prop de l’horitzó de successos del forat negre. La intensitat del camp, de 2,6 tesles, és unes 400 vegades superior a la del camp magnètic terrestre. “Es tracta d’un camp magnètic tan potent que creiem que probablement pot impedir que part del material caiga al forat negre. Això, al seu torn, pot ajudar a llançar els dos dolls de la galàxia”, conclou Matthias Kadler, astrònom de la Universitat de Würzburg (Alemanya).

L’equip d’investigació inclou Manel Perucho entre els líders de l’article. Uns altres investigadors afiliats amb la Universitat i coautors de l’article són Ezequiel Albentosa-Ruiz, Rebecca Azulay i Iván Martí Vidal. Altres institucions espanyoles que hi participen són l’Instituto de Astrofísica de Andalucía i l’Instituto de Radioastronomía Milimétrica, ambdós a Granada.

Les mesures les van dur a terme cinc telescopis de la xarxa EHT: ALMA (Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array), a Xile; el telescopi IRAM, de 30 metres, al pic Veleta, Sierra Nevada; el James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) i el Submillimeter Array ( SMA), a Hawaii, i el South Pole Telescope (SPT), a l’Antàrtida. Aquestes mesures van ser complementades per les d’altres 14 radiotelescopis de la xarxa GMVA (Global Millimetre VLBI Array).