Thread by @imartividal

¡Lo hemos hecho! Hemos encontrado "el eslabón perdido" de la Astrofísica Observacional de agujeros negros: el nexo que une el corazón de un agujero negro (su "sombra") con el chorro relativista que, de forma fascinante, escapa de allí casi a la velocidad de la luz. ¡Dentro hilo!

Este fantástico resultado, que se publica hoy en la revista Nature, es la cumbre de años de trabajo de un fabuloso equipo de VLBI, liderado por RuSen Lu (Univ. de Shanghai), en el que tengo la fortuna de encontrarme.

Esta nueva imagen es un complemento ideal de la que se publicó, en 2019, por parte del Telescopio de Horizonte de Sucesos (el "EHT", por sus siglas en inglés). ¡Las dos imágenes, juntas, nos aportan mucha información sobre lo que está ocurriendo cerca del horizonte de sucesos!

¿Por qué este resultado es tan importante? Durante décadas, el modelo más aceptado de Núcleo Activo de Galaxia (AGN) es el de un agujero negro supermasivo,que traga material a través de un "disco de acreción", expulsando parte de dicho material a través de un "chorro relativista"

Hasta ahora, no teníamos una imagen directa del nexo de unión entre el disco y el chorro, habiendo varias cuestiones abiertas: ¿Ese chorro nace cerca del horizonte de sucesos o más lejos, en el disco? ¿De dónde sale la energía para expulsar ese material a tan altas velocidades?

Y ahora, por fin, tenemos una imagen donde se ve, de forma directa, el maravilloso nexo entre la sombra de un agujero negro supermasivo y su chorro relativista asociado. ¡Estamos viendo la luz que nos llega del potente motor que hay en el mismísimo "corazón de la bestia"!

La imagen de M87* del EHT nos muestra un anillo de luz, originado (en buena parte) por rayos que estuvieron orbitando al agujero negro. Esa imagen está un poco "contaminada" por el disco de acreción. Pero, ¿por qué no vemos también el chorro relativista en la imagen del EHT?

La respuesta es complicada. Por una parte, el EHT tiene "demasiada resolución" para ver el chorro, que es muy extenso. Por otra, ese chorro brilla muy poco a la frecuencia a la que observa el EHT; brilla mucho más a frecuencias más bajas, al igual que el propio disco de acreción.

Cada parte de M87* domina a diferentes frecuencias. Para ver mejor disco y chorro, debemos ir a frecuencias bajas, y para ver mejor el anillo, ir a frecuencias altas. De hecho, este año el EHT ha observado a una frecuencia un 50% mayor que la del 2019.¡Saldrá un anillo precioso!

El anillo del EHT, hecho de la luz que orbita al agujero negro, nos habla de la curvatura espacio-temporal cerca del horizonte (o sea, Relatividad General). No obstante, el disco y el chorro nos hablan de cómo se comporta el plasma en esa región (o sea, la "Magnetohidrodinámica")

Así pues, si observamos M87* a frecuencias más bajas que las del EHT, pero manteniendo una resolución casi tan alta como la suya, podremos cazar varios pájaros de un tiro: veremos sombra, disco y chorro, todo en una misma imagen. Pero ¿hay algún instrumento capaz de hacer esto?

¡La respuesta es sí! Se trata de la Red Global de VLBI milimétrico (GMVA), que en estas observaciones contó con dos aliados fundamentales: el telescopio ALMA y el Gran Telescopio de Groenlandia (GLT). En ambos casos, mis algoritmos de calibración ayudaron a su inclusión en la Red

Imaginad nuestras caras de alegría cuando vimos que, con la sensibilidad y la resolución extra que nos dan ALMA y el GLT, estas observaciones nos permitieron ver... ¡una sombra central en M87*, al igual que con el EHT, pero con el fantástico añadido extra del chorro relativista!

El anillo que vemos con el EHT, rodeando la sombra, nos habla mayormente del anillo de fotones (¡Relatividad General!), mientras que la imagen de la GMVA (mostrada en verde en la animación) también nos da mucha emisión del disco y el nacimiento del chorro (¡Magnetohidrodinámica!)

Un resultado curioso es que la imagen central que vemos con la GMVA es más grande que la del EHT. Esto se debe a un fenómeno llamado "autoabsorción", que hace que la parte interna del disco sea como una "pared" que no deja escapar a su propia radiación, a la frecuencia de la GMVA

Así pues, la parte central, donde se encuentra el anillo fotonesférico, se ve mejor a frecuencias altas, como la del EHT. La imagen de la GMVA casi no contiene brillo de la fotonesfera, sino que está dominada por la emisión de la parte del disco que no está "autoabsorbida".

Otro resultado curioso es que el chorro no es uniforme en toda su extensión, sino que parece estar formado por tres componentes estrechas: una central (que llamamos "espina") y dos a los estremos (el "borde"). Esto nos da mucha información sobre el mecanismo del chorro.

Esta estructura "triple" nos indica, por ejemplo, que el agujero negro tiene una rotación nada despreciable (puede que más de la mitad de su máximo permitido) y que el chorro está producido, seguramente, por el llamado "mecanismo de Blandford-Znajek" (BZ). Ahora os cuento:

Según el mecanismo BZ (el que creemos que está teniendo lugar en M87*), cuando un campo magnético permea la "ergosfera" de un agujero negro (la región donde el espacio es "arrastrado" por la rotación del agujero, a velocidades superlumínicas para observadores distantes) puede 👇

succionar energía del agujero negro (es como si el espacio, siendo "arrastrado", fuese un conductor que transfiere energía desde el agujero hasta el campo magnético) e inyectarla en la materia que está cayendo por allá, permitiendo que ésta escape formando el famoso chorro.

El mecanismo BZ predice una forma para la base del chorro, pero ésta difiere un poco de la de la imagen de la GMVA. ¡Parece que la realidad no encaja del todo con BZ! Una posible explicación serían "vientos", debidos al disco o a la corona, que podrían deformar el chorro

Estos vientos también pueden jugar un papel en la colimación del chorro en esta región crítica, tan cercana al agujero negro. En cualquier caso, esta interpretación deberá corroborarse con observaciones futuras.
¿Qué? ¿Cómo os habéis quedado? ¿A que la Radioastronomía mola?

Aquí tenéis el enlace a una nota de prensa:
uv.es/uvweb/uv-notic…

Y si os ha gustado el hilo, os agradezco el retuiteo:

https://twitter.com/imartividal/status/1651243202253299717?s=20