Los astrofísicos “resuelven una firma fundamental de la gravedad alrededor de un agujero negro”

La emisión de M87 ahora se ha resuelto en un anillo delgado y brillante (mapa de color naranja), que surge de la secuencia infinita de imágenes adicionales de la región de emisión, y la imagen primaria más difusa, producida por los fotones que vienen directamente hacia la Tierra (en contornos azules). Cuando se ve a la resolución de imagen del Event Horizon Telescope, los dos componentes se difuminan. Sin embargo, al buscar por separado el anillo delgado, es posible afinar la vista de M87, aislando la huella dactilar de fuerte gravedad. Crédito: Broderick et al. 2022, ApJ, 935, 61

En una vívida confirmación de la predicción teórica, los científicos han discernido un nítido anillo de luz creado por fotones que azotan la parte posterior de un supermasivo.

agujero negro
Un agujero negro es un lugar en el espacio donde el campo gravitatorio es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Los astrónomos clasifican los agujeros negros en tres categorías según su tamaño: agujeros negros en miniatura, estelares y supermasivos. Los agujeros negros en miniatura podrían tener una masa más pequeña que nuestro Sol y los agujeros negros supermasivos podrían tener una masa equivalente a miles de millones de nuestro Sol.

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Cuando los astrónomos revelaron el histórico de la humanidad primera imagen de un agujero negro en 2019, que representaba un núcleo oscuro rodeado por un aura ardiente de material que caía hacia él, creían que había imágenes e ideas aún más ricas esperando ser extraídas de los datos.

Las simulaciones predijeron que debería haber un anillo de luz delgado y brillante, oculto detrás del resplandor del difuso resplandor naranja, creado por fotones arrojados por la parte posterior del agujero negro por su intensa gravedad.

El astrofísico Avery Broderick dirigió un equipo de investigadores que utilizó sofisticados algoritmos de imágenes para “remasterizar” esencialmente las imágenes originales del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87.

“Apagamos el reflector para ver las luciérnagas”, dijo Broderick, miembro asociado de la facultad en Perimeter Institute y el

Universidad de Waterloo
La Universidad de Waterloo, establecida en 1957, es una universidad pública de investigación con campus principal en Waterloo, Ontario, Canadá. Es miembro del Grupo U15 de Universidades de Investigación Canadienses y es famosa por sus programas de educación cooperativa.

” data-gt-translate-attributes=”[{“atributo=””>UniversidaddeWaterloo[{“attribute=””>UniversityofWaterloo. “Hemos sido capaces de hacer algo profundo: resolver una firma fundamental de la gravedad en torno a un agujero negro.”

Esencialmente, “desprendiendo” elementos de las imágenes, dice el coautor Hung-Yi Pu, profesor asistente en la Universidad Nacional Normal de Taiwán, “el entorno alrededor del agujero negro puede revelarse claramente”.

Para lograr esto, el equipo de investigadores utilizó un nuevo algoritmo de imágenes dentro del marco de análisis THEMIS del Event Horizon Telescope (EHT) para aislar y extraer la característica de anillo distintivo de las observaciones originales del agujero negro M87. También pudieron detectar la huella reveladora de un poderoso chorro que salía disparado del agujero negro.

Los hallazgos de los científicos confirman las predicciones teóricas y ofrecen nuevas formas de explorar estos objetos misteriosos, que se cree que residen en el corazón de la mayoría de galaxias.

Durante mucho tiempo, los agujeros negros se consideraron invisibles hasta que los científicos los sacaron de su escondite con el EHT, una red de telescopios que abarca todo el mundo. Usando ocho observatorios en cuatro continentes, todos apuntando al mismo punto en el cielo y conectados entre sí con sincronización de nanosegundos; los investigadores del EHT observaron dos agujeros negros en 2017.

La colaboración EHT dio a conocer por primera vez el agujero negro supermasivo en M87 en 2019. Luego, en 2022, reveló el agujero negro comparativamente pequeño pero tumultuoso en el corazón de nuestro propio

vía Láctea
La Vía Láctea es la galaxia que contiene la Tierra y recibe su nombre por su apariencia desde la Tierra. Es una galaxia espiral barrada que contiene un estimado de 100 a 400 mil millones de estrellas y tiene un diámetro de entre 150 000 y 200 000 años luz.

” data-gt-translate-attributes=”[{“atributo=””>VíaLáctea[{“attribute=””>MilkyWay galaxia, llamada Sagitario A* (o Sgr A*). Los agujeros negros supermasivos ocupan el centro de la mayoría de las galaxias y concentran una extraordinaria cantidad de masa y energía en un pequeño espacio. El agujero negro M87, por ejemplo, es dos mil billones (eso es un dos seguido de 15 ceros) veces más masivo que la Tierra.

Aunque la imagen del M87 que los científicos dieron a conocer en 2019 fue un hito, los científicos pensaron que podían agudizar la imagen y obtener nuevos conocimientos trabajando de manera más inteligente, no más difícil. Aplicaron nuevas técnicas de software para reconstruir los datos originales de 2017 en busca de fenómenos que las teorías y los modelos predijeron que acechaban bajo la superficie. La nueva imagen resultante muestra el anillo de fotones, compuesto por una serie de subanillos cada vez más nítidos, que el equipo luego apiló para obtener la imagen completa.

“El enfoque que adoptamos implicó aprovechar nuestra comprensión teórica de cómo se ven estos agujeros negros para construir un modelo personalizado para los datos de EHT”, dijo Dominic Pesce, miembro del equipo con sede en el Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian. “Este modelo descompone la imagen reconstruida en las dos piezas que más nos interesan, de modo que podemos estudiar ambas piezas individualmente en lugar de combinarlas”.

El resultado fue posible porque el EHT es un “instrumento computacional en su esencia”, dijo Broderick, quien ocupa la cátedra John Archibald Wheeler de la familia Delaney en Perimeter. “Depende tanto de los algoritmos como del acero. Los desarrollos algorítmicos de vanguardia nos han permitido probar las características clave de la imagen mientras renderizamos el resto en la resolución nativa de EHT”.

Referencia: “The Photon Ring in M87*” por Avery E. Broderick, Dominic W. Pesce, Roman Gold, Paul Tiede, Hung-Yi Pu, Richard Anantua, Silke Britzen, Chiara Ceccobello, Koushik Chatterjee, Yongjun Chen, Nicholas S. Conroy, Geoffrey B. Crew, Alejandro Cruz-Osorio, Yuzhu Cui, Sheperd S. Doeleman, Razieh Emami, Joseph Farah, Christian M. Fromm, Peter Galison, Boris Georgiev, Luis C. Ho, David J. James, Britton Jeter, Alexandra Jimenez-Rosales, Jun Yi Koay, Carsten Kramer, Thomas P. Krichbaum, Sang-Sung Lee, Michael Lindqvist, Ivan Marti-Vidal, Karl M. Menten, Yosuke Mizuno, James M. Moran, Monika Moscibrodzka, Antonios Nathanail, Joey 16. Neilsen, Chunchong Ni, Jongho Park, Vincent Pietu, Luciano Rezzolla, Angelo Ricarte, Bart Ripperda, Lijing Shao, Fumie Tazaki, Kenji Thomas, Pablo Torne, Jonathan Weintroub, Maciek Wielgus, Feng Yuan, Shan-Shan Zhao y Shuo Zhang agosto de 2022, El diario astrofísico.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac7c1d

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