Un equipo de astrónomos y astrónomas ha identificado la señal de una burbuja caliente de gas orbitando en torno a Sagitario A*, el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea. Su órbita es tan grande como la de Mercurio, pero la completa en poco más de una hora, lo que supone moverse a aproximadamente el 30 % de la velocidad de la luz.
La red global de ocho radiotelescopios que conforman el Telescopio de Horizonte de Sucesos (EHT) nos ha presentado este año la primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro que está en el centro de nuestra galaxia. Para calibrar los datos, científicos de esta colaboración internacional utilizaron la parte más sensible del EHT, el radiotelescopio ALMA que tiene el Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, y se toparon con algo inesperado.
“Creemos que estamos viendo una burbuja caliente de gas que se desliza alrededor de Sagitario A* en una órbita similar en tamaño a la del planeta Mercurio, pero haciendo un bucle completo en solo unos 70 minutos, ¡y esto requiere una impresionante velocidad de aproximadamente el 30 % de la velocidad de la luz!”, afirma Maciek Wielgus del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn (Alemania), autor principal del estudio, publicado esta semana en la revista Astronomy & Astrophysics.
Esta burbuja caliente de gas se desliza alrededor de Sagitario A* en una órbita como la de Mercurio, pero completándola en solo 70 minutos, ¡lo que requiere una impresionante velocidad de aproximadamente el 30 % de la de la luz!
Casualmente, algunas de estas observaciones se realizaron poco después de que se emitiera una ráfaga o llamarada de energía de rayos X desde el centro de nuestra galaxia, que fue detectada por el Telescopio Espacial Chandra de la NASA. Se cree que este tipo de llamaradas, previamente observadas con telescopios de rayos X e infrarrojos, están asociadas con los llamados ‘puntos calientes’, burbujas de gas caliente que orbitan muy rápido y muy cerca del agujero negro.
“Tuvimos la suerte de que ALMA comenzara a observar Sagitario A* justo después de que se produjera ese estallido de rayos X, causado por el calentamiento de una burbuja de gas muy cerca del agujero negro”, explica el astrónomo Iván Martí Vidal de la Universidad de Valencia, “tras calibrar los datos con unos novedosos algoritmos desarrollados en nuestra universidad, nos dimos cuenta de que habíamos detectado esa enigmática señal relacionada con aquel estallido de rayos X”.
Wielgus añade: “Lo que es realmente nuevo e interesante es que, hasta ahora, este tipo de llamaradas solo estaban claramente presentes en las observaciones de rayos X e infrarrojos de Sagitario A*. Aquí vemos por primera vez una indicación muy fuerte de que los puntos calientes en órbita también están presentes en las observaciones realizadas en el rango de las ondas de radio”.
Por su parte, Jesse Vos, estudiante de doctorado en la Universidad de Radboud (Países Bajos) que también ha participado en este estudio, apunta: “Tal vez estos puntos calientes detectados en longitudes de onda infrarrojas sean una manifestación del mismo fenómeno físico: a medida que los puntos calientes emisores de infrarrojos se enfrían, se vuelven visibles en longitudes de onda más largas, como las observadas por ALMA y el EHT”.
Durante mucho tiempo se pensó que las llamaradas se originaban a partir de interacciones magnéticas en el gas muy caliente que orbita muy cerca de Sagitario A*, y los nuevos hallazgos respaldan esta idea. “Hoy en día tenemos casi por seguro que esos puntos calientes están relacionados con un proceso llamado ‘reconexión magnética’, en el que los campos magnéticos ceden muchísima energía (y de forma muy localizada) al material que rodea al agujero negro”, comenta Martí Vidal a SINC.
“Ahora encontramos una fuerte evidencia de un origen magnético de estas llamaradas y nuestras observaciones nos dan una pista sobre la geometría del proceso. Los nuevos datos son extremadamente útiles para construir una interpretación teórica de estos eventos”, señala la coautora Monika Mościbrodzka, de la Universidad de Radboud.
Estos puntos calientes parecen estar relacionados con un proceso llamado ‘reconexión magnética’, en el que los campos magnéticos ceden muchísima energía (y de forma muy localizada) al material que rodea al agujero negro
ALMA permite a la comunidad astronómica estudiar la emisión de radio polarizada de Sagitario A*, lo cual puede usarse para revelar el campo magnético del agujero negro. El equipo utilizó estas observaciones junto con modelos teóricos para aprender más sobre la formación del punto caliente y el entorno en el que está incrustado, incluido el campo magnético que rodea a Sagitario A*. Con respecto a las observaciones anteriores, esta investigación proporciona restricciones más fuertes sobre la forma de este campo magnético, ayudando a descubrir la naturaleza de nuestro agujero negro y su entorno.
Las observaciones confirman algunos de los descubrimientos previos realizados por el instrumento GRAVITY, instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO, que observa en el infrarrojo. Los datos de GRAVITY y ALMA sugieren que la llamarada se origina en un grupo de gas que se arremolina alrededor del agujero negro a aproximadamente el 30 % de la velocidad de la luz en el sentido de las agujas del reloj en el cielo, con la órbita del punto caliente casi de frente.
“En el futuro, deberíamos poder rastrear puntos calientes a través de frecuencias utilizando observaciones coordinadas de múltiples longitudes de onda con GRAVITY y ALMA: el éxito de tal esfuerzo sería un verdadero hito para nuestra comprensión de la física de las llamaradas del centro galáctico”, afirma Marti-Vidal.
Además, como la burbuja orbita a solo unos pocos minutos-luz del agujero negro, puede ayudar a comprender mejor cómo se comporta la materia en estas enigmáticas regiones tan cercanas al horizonte de sucesos. El equipo espera poder observar directamente con el EHT estos grupos de gas en órbita, para sondear cada vez más cerca del agujero negro y aprender más sobre él. “Con suerte, algún día, nos sentiremos cómodos diciendo que 'sabemos' lo que está sucediendo en Sagitario A*”, adelanta Wielgus.
“Este tipo de puntos calientes nos informan sobre el propio agujero negro”, concluye Martí Vidal, y detalla: “El espacio está muy curvado en esas regiones, por lo que los rayos de luz que llegan a la Tierra siguieron trayectorias muy curvadas cuando se encontraban cerca del agujero negro. Eso hace que las señales que captamos en nuestro planeta lleven consigo información sobre la curvatura espacio-temporal del agujero negro”.
Referencia:
Maciek Wielgus et al. “Orbital motion near Sagittarius A* – Constraints from polarimetric ALMA observations”. Astronomy & Astrophysics, 2022.
Si bien los astrónomos ya habían capturado alrededor de dos docenas de imágenes ampliadas de este tipo de estrellas, es la primera vez que llegan a observar una de ellas en detalle.
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