05/Sep/08

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La mirada más cercana al borde de un agujero negro

Los astrónomos le han echado la mirada más cercana al gigantesco agujero negro en el centro de la Vía Láctea

Combinando los telescopios de Hawai, Arizona y California, detectaron la estructura en una diminuta escala angular de 37 micro- arco-segundos -el equivalente a una pelota de béisbol vista sobre la superficie de la Luna, a 240.000 millas de distancia. Estas observaciones están entre las de mayor resolución jamás hechas en astronomía.

Esta imagen es de una animación por computadora que ilustra un agujero negro giratorio. La vista de primer plano representa la vecindad inmediata del agujero negro, con el horizonte del evento retratado como una esfera negra. El disco de gas que lo rodea, representado por anillos blancos y azules, gira alrededor del agujero negro. La columna blanca sobre el polo del agujero negro representa un chorro de gas al ser expulsado de las inmediaciones del agujero negro casi a la velocidad de la luz.

"Esta técnica nos da una vista incomparable de la región cerca del agujero negro central de la Vía Láctea", dijo Sheperd Doeleman del MIT, primer autor del estudio que será publicado en la edición del 4 de septiembre de la revista Nature.

"Nunca antes nadie ha visto esa vista de grano fino del centro galáctico", dijo Jonathan Weintroub del Centro para Astrofísica (CfA) de Harvard-Smithsonian. "Hemos observado casi en la escala del horizonte del evento del agujero negro -la región de la cual nada, ni siquiera la luz, jamás puede escapar".

Esta simulación de computadora muestra cómo se ve un "punto caliente" de gas que giraba alrededor de un agujero negro en una imagen de una resolución sumamente alta. La fuerte gravedad del agujero negro distorsiona la apariencia del cercano gas brillante, produciendo una silueta. Las líneas verdes forman una cuadrícula de coordenadas, también distorsionada por la gravedad del agujero negro. Aquí, el agujero negro es visto desde un ángulo de 30 grados por encima del plano del disco.

Usando una técnica llamada interferometría de base muy larga (VLBI), un equipo de astrónomos liderado por Doeleman empleó un conjunto de telescopios para estudiar las ondas de radio que venían del objeto conocido como Sagitario A* (estrella A). En el VLBI, las señales de múltiples telescopios son combinadas para crear el equivalente a un único telescopio gigante, tan grande como la separación entre las instalaciones. Como resultado, el VLBI produce una resolución exquisitamente precisa.

La emisión de radio de Sagitario A*, en una longitud de onda de 1,3 mm, escapa del centro galáctico más fácilmente que las emisiones de gases en longitudes de onda más largas, que tienden a sufrir la dispersión interestelar. Esa dispersión actúa como la niebla alrededor de una farola, bajando la luz y esconde los detalles. El VLBI está normalmente limitado a longitudes de onda de 3,5 mm y mayores; sin embargo, usando esta técnica novedosa de instrumentos y análisis, el equipo pudo sacar este notable resultado de los datos de 1,3 mm del VLBI.

El equipo percibía claramente la estructura con una escala angular de 37 micro-arco-segundos, que corresponde a un tamaño de aproximadamente 30 millones de millas (o un tercio de la distancia Tierra-Sol) en el centro galáctico. Con tres telescopios, los astrónomos pudieron determinar apenas vagamente la forma de la zona de emisión. Futuras investigaciones ayudarán a responder a la pregunta de qué, precisamente, están viendo: una brillante corona alrededor del agujero negro, un "punto caliente" que orbita, o un chorro de materia. Sin embargo, su resultado representa la primera vez que las observaciones han llegado a la escala del mismo agujero negro, que tiene un "radio de Schwarzschild" de 10 millones de millas.

"Este trabajo pionero demuestra que tales observaciones son posibles", comentó el teórico Avi Loeb, de la Harvard University, que no es miembro del equipo del descubrimiento. "También abre una nueva ventana para sondear la estructura del espacio y el tiempo cerca de un agujero negro y evaluar la teoría de la gravedad de Einstein".

En 2006, Loeb y su colega, Avery Broderick, examinaron cómo podían usar las imágenes de ultra-alta resolución del centro galáctico para buscar la sombra o silueta del agujero negro súper masivo que se ocultaba allí, así como cualquier "punto caliente" dentro del material que fluye hacia adentro del agujero negro. Los astrónomos ahora se preparan para probar esas predicciones teóricas.

"Este resultado, que es extraordinario en sí, también confirma que la técnica de 1,3 mm del VLBI tiene un enorme potencial, tanto para sondear el centro galáctico como para estudiar otros fenómenos en pequeñas escalas similares", dijo Weintroub.

El equipo planea ampliar su trabajo desarrollando nuevos instrumentos para hacer que las observaciones de 1,3 mm sean lo más sensibles posible. También esperan desarrollar centros de observación adicionales, que proveerían de una mayor longitud de telescopio (apareamientos de dos instalaciones de telescopio en ubicaciones diferentes) para mejorar los detalles en la fotografía. Los futuros planes también incluyen observaciones en longitudes de onda más cortas, de 0,85 mm; sin embargo, ese trabajo será aun más dificultoso por muchas razones, por ejemplo exigir al máximo la capacidad de los instrumentos, y el requisito de una coincidencia de buenas condiciones de clima en todos los sitios.

"Las capacidades técnicas que han sido desarrolladas para el conjunto Submillimeter del Smithsonian, en Mauna Kea, son una contribución crucial para este programa", dijo Jim Moran, uno de los participantes del CfA en este trabajo.

Fuente: CfA-Harvard. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard