Un valenciano, tras uno de los mayores enigmas del universo: los chorros extragalácticos de los agujeros negros

Tras obtener las primeras imágenes de agujeros negros, el Telescopio Event Horizon (EHT en sus siglas en inglés) está preparado para revelar el mecanismo que permite a los agujeros negros lanzar potentes chorros al espacio. Un equipo internacional de más de 400 investigadores, con una importante participación de la Universitat de València (UV), ha demostrado que el EHT podrá obtener interesantes imágenes de un agujero negro supermasivo y sus chorros en la galaxia NGC 1052. Las mediciones, realizadas con radiotelescopios interconectados distribuidos en varios continentes confirman fuertes campos magnéticos cerca del borde del agujero negro. El trabajo se ha publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.

La principal pregunta de los científicos que se planteaba el proyecto era cómo los agujeros negros supermasivos lanzan al espacio chorros de partículas de alta energía –conocidos como jets– que atraviesan la galaxia casi a la velocidad de la luz. Ahora, los científicos han dado un paso importante para poder responder a esta pregunta, con intrincadas medidas del centro de la galaxia NGC 1052, a una distancia de 60 millones de años luz de la Tierra. El objetivo de esta colaboración internacional es captar las imágenes más detalladas nunca obtenidas de agujeros negros mediante la creación de un telescopio virtual del tamaño de la Tierra.

Los científicos realizaron observaciones coordinadas utilizando varios radiotelescopios, que proporcionan nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de una galaxia y su agujero negro supermasivo. Se incluyen radiotelescopios que conforman el Event Horizon Telescope (EHT) y que recogen la radiación en 1,3 mm de longitud de ola, y el Global mm-VLBI Array (GMVA), que lo hacen a 3,5 mm. La técnica que combina estos telescopios se denomina interferometria de línea de base muy larga (VLBI). Los resultados se recogen en un artículo publicado en la revista científica Astronomy & Astrophysics el 17 de diciembre de 2024.

El trabajo ha sido dirigido por Anne-Kathrin Baczko, astrónoma del Observatorio Espacial de Onsala, en Chalmers (Suecia) y Manel Perucho, profesor de Astrofísica de la UV, es uno de los autores principales del artículo. “El centro de esta galaxia, NGC 1052, es un objetivo prometedor para la obtención de imágenes con el EHT, pero es débil, complejo y más difícil que todas las otras fuentes que hemos observado hasta ahora”, explica Anne-Kathrin Baczko. La galaxia tiene un agujero negro supermasivo en su centro que es la fuente de dos potentes chorros que se extienden miles de años luz a través del espacio.

“Las observaciones confirman que la formación, aceleración y colimación de los chorros extragalácticos está relacionada con la presencia de campos magnéticos intensos en el entorno del agujero negro. Estas observaciones nos permiten acercarnos a la comprensión de uno de los misterios más duraderos de la Astrofísica moderna”, explica Manel Perucho. Iván Martí Vidal, profesor de la UV y colaborador en el estudio, desarrolló los métodos de calibración utilizados en el análisis y que permiten mostrar la estructura de los campos magnéticos. Martí Vidal afirma: “la contribución de la UV está siendo decisiva en este estudio y en general en el trabajo del EHT”.

“Queremos estudiar no solo el agujero negro y su entorno extremo, sino también el origen de los chorros gemelos que emanan. Hemos aprovechado la oportunidad de la combinación de GMVA y EHT para apuntar a un objeto especialmente importante y clave, en el cruce de diferentes tipos de galaxias activas”, afirma Eduardo Ros, profesor en excedencia de la UV, afiliado con el Instituto Max Planck de Radioastronomía a Bonn (Alemania), y miembro del equipo investigador.

El equipo realizó las observaciones utilizando solo cinco de los telescopios de la red global de la EHT, en una configuración que permitiera la mejor estimación posible de su potencial para futuras observaciones, y complementado con mediciones otros telescopios, incluido el GMVA. El personal científico está convencido que será posible obtener con éxito imágenes en el futuro gracias a dos nuevos datos clave. Por un lado, que los alrededores del agujero negro brillan con la frecuencia justa de olas de radio para que puedan medirse con mm-VLBI, y el segundo motivo es que el tamaño de la región en que se forman los chorros es similar a la del anillo de M 87, suficientemente grande como para ser observado con mm-VLBI.

Intensidad del campo magnético

A partir de sus medidas, los científicos también han calculado la intensidad del campo magnético cerca del horizonte de sucesos del agujero negro. La intensidad del campo, de 2,6 teslas, es unas 400 veces superior a la del campo magnético terrestre. “Se trata de un campo magnético tan potente que creemos que probablemente puede impedir que parte del material caiga en el agujero negro. Esto, a su vez, puede ayudar a lanzar los dos chorros de la galaxia”, concluye Matthias Kadler, astrónomo de la Universidad de Würzburg (Alemania).

El equipo de investigación incluye a Manel Perucho entre los líderes del artículo. Otros investigadores afiliados con la Universitat de València y coautores del artículo son Ezequiel Albentosa-Ruiz, Rebecca Azulay e iván Martí Vidal. Otras instituciones españolas que participan en el estudio son el Instituto de Astrofísica de Andalucía y el Instituto de Radioastronomía Milimétrica, ambos en Granada.

Las mediciones fueron realizadas por cinco telescopios de la red EHT: ALMA (Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array) en Chile; el telescopio IRAM de 30 metros en Pico Veleta, Sierra Nevada; James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) y el Submillimeter Array (SMA) en Hawái; y el South Pole Telescope (SPT) en la Antártida. Estas se complementaron con mediciones de otros 14 radiotelescopios de la red GMVA (Global Millimetre VLBI Array).