Logo de la Universitat de València Logo Departament d'Astronomia i Astrofísica Logo del portal

Capten la imatge del cor de la radiogalàxia més pròxima

  • 21 de juliol de 2021
Image de la noticia

Un equip internacional d’astronomia, en el qual participa la Universitat de València, acaba de publicar a Nature Astronomy la imatge del cor de la galàxia Centaure A amb el major nivell de detall mai vist. El treball precisa el punt exacte on es troba el forat negre supermassiu d’aquesta galàxia i permet observar com es genera un gegantesc doll de matèria que s’escapa del forat negre a velocitats molt properes a la de la llum. La imatge desafia els models actuals sobre l’origen dels dolls en forats negres.

La imatge del doll de matèria publicada ara en un treball liderat per Michael Janssen (Institut Max-Planck de Radioastronomia de Bonn, Alemanya), desafia els models actuals que intenten explicar l’origen dels dolls relativistes en forats negres.

La Galàxia del Centaure (Centaurus A) és una de les fonts de ràdio més intenses del cel i la seua emissió ha estat estudiada extensament al llarg de tot l’espectre electromagnètic, des de les ones de ràdio fins a la radiació gamma més energètica. Al cor de Centaure A, es troba un forat negre amb una massa equivalent a 55 milions de sols, a mig camí entre el forat negre de la galàxia M87 (de qual l’EHT va obtindre la famosa imatge, amb una massa de més de 6000 milions de sols) i el forat negre del centre de la nostra galàxia (amb només 4 milions de masses solars).

En aquest treball s’han utilitzat observacions de l’EHT –preses durant la campanya de 2017– per obtindre una imatge del forat negre de Centaure A amb un nivell de detall sense precedent.

Dos astrònoms i una astrònoma de la Universitat de València formen part d’aquest equip internacional d’investigació basat en la Col·laboració Event Horizon Telescope (EHT), coneguda per haver obtingut la primera imatge d’un forat negre. Es tracta de Rebecca Azulay, que va dur a terme tasques d’astrònoma de suport al cim Veleta –l’únic radiotelescopi europeu que va participar en les observacions–; Iván Martí-Vidal –investigador CIDEGENT de la Universitat, que va dissenyar i va aplicar els algoritmes de calibratge de la part més sensible de l’EHT–; i Alejandro Mus –personal investigador en formació, el treball se centra en el desenvolupament d’algoritmes que ajudaran a reconstruir imatges dinàmiques del nostre Centre Galàctic.

“Aquests resultats ens permeten veure, per primera vegada, com s’estructura la matèria a les rodalies d’aquest forat negre supermassiu amb un nivell de detall de poc més de 20 hores-llum. Això ens permet contemplar els processos que donen peu al naixement dels misteriosos dolls relativistes, que es troben en bona part dels forats negres més massius de l’Univers”, diu l’astrònom Michael Janssen, autor principal del treball.

“Hem obtingut una imatge de Centaure A amb una resolució més de 15 vegades superior a la més alta mai obtinguda en observacions d’aquesta font. Aquesta formidable imatge ens està permetent estudiar l’estructura del doll del forat negre, des de les escales més reduïdes –la mida aparent d’una pilota de golf a la Lluna, vista des de la Terra– fins a les escales més grans –grandària aparent similar a la mida de la Lluna mateix. La quantitat d’informació de què ara disposem és aclaparadora”, ressalta Iván Martí-Vidal.

Comprenent els dolls relativistes

Els forats negres supermassius, com el que resideix al cor de Centaure A, s’alimenten del gas i la pols que els envolten, i els atrauen al seu profund pou gravitatori. Aquest procés, anomenat ‘acreixement’, allibera enormes quantitats d’energia, bona part de la qual és emesa a l’espai exterior, la qual cosa resulta en el que coneixem com a ‘galàxies actives’. Si bé la major part de la matèria acretada és engolida pel forat negre, una petita fracció d’aquesta matèria pot escapar i formar els anomenats ‘dolls relativistes’, un dels fenòmens més misteriosos de l’astrofísica moderna.

A dia de hui, la ciència disposa de diferents models per explicar l’acceleració i propagació de la matèria en els dolls relativistes. No obstant això, encara se sap molt poc sobre l’origen mateix d’aquests dolls i sobre com es poden estendre fins a cobrir distàncies molt més grans que la mida de tota la seua galàxia amfitriona. “Aquestes observacions de l’EHT ens ajudaran a trobar la resposta a algunes d’aquestes preguntes fonamentals”, comenta Alejandro Mus. “La nova imatge de l’EHT mostra que el raig de Centaure A és més brillant en la seua part més externa, en comparació amb la brillantor de la seua espina, com es denomina la seua part central. És la primera vegada que veiem aquest fenomen de manera tan pronunciada en un doll relativista”, afegeix Mus. “Els resultats ens permeten descartar diversos models teòrics de formació de dolls, que són incapaços de reproduir l’enorme contrast observat entre els extrems i l’espina del doll”, afirma Matthias Kadler, de la Universitat de Würzburg i coautor del treball.

Projectes futurs

Gràcies a aquestes observacions de Centaure A, s’ha pogut localitzar el forat negre supermassiu amb una gran precisió, identificant-lo amb el punt en què naix el raig relativista. A partir d’aquests resultats, l’equip d’astrònoms planeja observacions futures a freqüències ràdio encara més grans, la qual cosa permetrà obtindre imatges encara més nítides que les publicades ara. L’equip tampoc descarta que, en un futur, a més llarg termini, puguen obtindre imatges de l’ombra d’aquest forat negre, incorporant telescopis en òrbita a la xarxa de l’EHT.

Referència: Event Horizon Telescope observations of the jet launching and collimation zone in Centaurus A, by M. Janssen, H. Falcke, M. Kadler, E. Ros, M. Wielgus et al. (EHT Collaboration), Nature Astronomy, DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-021-01417-w

FOTO: Imatge de Centaurus A obtinguda amb l'EHT, mostrada junt amb una imatge composta a color de la galàxia.

Crèdit: Radboud University; ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al.; EHT/M. Janssen et al.