El Telescopio del Horizonte de Sucesos revela estructuras inesperadas en el cuásar 3C279

La colaboración del Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT), un telescopio a escala planetaria que tomó la primera imagen de un agujero negro, continúa extrayendo información de los datos recopilados en su campaña global de abril de 2017. El objetivo de las observaciones en este caso fue el cuásar 3C 279, una galaxia activa que contiene en su núcleo un agujero negro supermasivo que absorbe materia a través de un disco y, al mismo tiempo, expulsa parte del gas a través de dos finos chorros que emergen de los polos casi a la velocidad de la luz. Los datos del EHT, que muestran los detalles más nítidos nunca obtenidos, permiten observar el chorro y el disco en acción y han revelado características inesperadas.

Los datos muestran que el chorro, normalmente recto, tiene una forma retorcida en su base. Además, por primera vez se observan estructuras perpendiculares a él. Al comparar las imágenes en días sucesivos se detectaron cambios en sus detalles más finos, que se han interpretado como producto de la rotación del disco, que tritura y absorbe material, y del que emana el chorro. Se trata de un escenario que hasta ahora solo habíamos visto en simulaciones numéricas.

«Sabíamos que cada vez que abres una nueva ventana al universo puedes encontrar algo nuevo. En este caso, donde esperábamos encontrar la región donde se forma el chorro encontramos una estructura perpendicular. Esto es como encontrar una forma diferente abriendo la muñeca matrioska más pequeña», apunta Jae-Young Kim, investigador del Instituto Max Planck de Radioastronomía de Bonn que encabeza la investigación.

Además, el hecho de que las imágenes cambien tan rápido también ha supuesto una sorpresa. «Los chorros relativistas suelen producir la ilusión óptica de viajar a mayor velocidad que la luz, lo que conocemos como movimiento superlumínico aparente, pero en 3C279 lo estamos viendo desde una perspectiva perpendicular a lo esperado, lo que requiere un análisis cuidadoso».

“Durante las últimas décadas observaciones de VLBI del cuásar 3C279 nos han permitido establecer un modelo físico capaz de explicar cómo estos agujeros negros supermasivos pueden convertirse en los objetos más energéticos del universo, pero ha bastado una sola imagen del EHT para replantearnos muchas de nuestras hipótesis previas, y en particular cómo se generan los chorros a partir del acrecimiento de materia en torno al agujero negro central”, comenta José Luis Gómez, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y miembro del equipo de investigación.

La interpretación de las observaciones es complicada. Estos movimientos transversales aparentes, de unas veinte veces la velocidad de la luz, son difíciles de reconciliar con la comprensión que se tenía de la fuente, y apunta a ondas de choque o inestabilidades en un chorro curvo, posiblemente giratorio, que también emite a altas energías, como los rayos gamma.

Un telescopio a escala global 

Los telescopios que contribuyeron a este resultado fueron ALMA, APEX, el telescopio IRAM de 30 metros, el Telescopio James Clerk Maxwell, el Gran Telescopio Milimétrico, el Conjunto Submilimétrico, el Telescopio Submilimétrico y el Telescopio del Polo Sur.

Los telescopios trabajan juntos usando una técnica llamada interferometría de muy larga base (VLBI), que sincroniza la señal recibida en antenas alrededor del mundo y explota la rotación de nuestro planeta para formar un enorme telescopio del tamaño de la Tierra. La técnica de VLBI permite que el EHT alcance una resolución de veinte microsegundos, equivalente a identificar una naranja en la Tierra vista por un astronauta desde la Luna.  El análisis de los datos para transformar los datos en bruto en una imagen requiere ordenadores específicos (o correlacionadores), alojados en el MPIfR en Bonn y en el Observatorio Haystack del MIT.

«El año pasado pudimos presentar la primera imagen de la sombra de un agujero negro. Ahora vemos cambios inesperados en la forma del chorro en 3C 279, y aún no hemos terminado. Estamos trabajando en el análisis de los datos del centro de nuestra Galaxia, en Sgr A*, y en otras galaxias activas como Centaurus A, OJ 287, y NGC 1052. Como dijimos el año pasado, esto es solo el comienzo», señala Anton Zensus, Director del Instituto Max Planck de Radioastronomía y presidente de la junta de la Colaboración del EHT.

La campaña de observación de marzo/abril de 2020 del EHT fue cancelada debido al brote global de CoViD-19. «Ahora dedicaremos toda nuestra concentración a completar las publicaciones científicas de los datos de 2017 y a sumergirnos en el análisis de los datos obtenidos con la red EHT mejorada en 2018. Esperamos con interés las observaciones con la red EHT ampliada a once observatorios en la primavera de 2021», concluye Michael Hecht, astrónomo del MIT/Observatorio Haystack y director adjunto del Proyecto EHT.