ยกLo hemos hecho! Hemos encontrado ยซel eslabรณn perdidoยป de la Astrofรญsica Observacional de agujeros negros: el nexo que une el corazรณn de un agujero negro (su ยซsombraยป) con el chorro relativista que, de una forma fascinante, escapa de allรญ casi a la velocidad de la luz. ยกVamos a ver de quรฉ va esto!

Este fantรกstico resultado, que se publica hoy en la revista Nature, es la cumbre de aรฑos 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 publicรณ, en 2019, por parte del Telescopio de Horizonte de Sucesos (el ยซEHTยป, por sus siglas en inglรฉs). ยกLas dos imรกgenes, juntas, nos aportan mucha informaciรณn sobre lo que estรก ocurriendo cerca del horizonte de sucesos!

ยฟPor quรฉ este resultado es tan importante? Durante dรฉcadas, el modelo mรกs aceptado de Nรบcleo Activo de Galaxia (AGN) es el de un agujero negro supermasivo, que traga material a travรฉs de un ยซdisco de acreciรณnยป, expulsando parte de dicho material a travรฉs de un ยซchorro relativistaยป. Hasta ahora, no tenรญamos una imagen directa del nexo de uniรณn entre el disco y el chorro, habiendo varias cuestiones abiertas: ยฟEse chorro nace cerca del horizonte de sucesos o mรกs lejos, en el disco? ยฟDe dรณnde sale la energรญa 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. ยกEstamos viendo la luz que nos llega del potente motor que hay en el mismรญsimo ยซcorazรณn de la bestiaยป!
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 estรก un poco ยซcontaminadaยป por el disco de acreciรณn. Pero, ยฟpor quรฉ no vemos tambiรฉn el chorro relativista en la imagen del EHT?

La respuesta es complicada. Por una parte, el EHT tiene ยซdemasiada resoluciรณnยป 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 mรกs a frecuencias mรกs bajas, al igual que el propio disco de acreciรณn.
Cada parte de M87* domina a diferentes frecuencias. Para ver mejor disco y chorro, debemos ir a frecuencias bajas, y si queremos ver mejor el anillo, ir a frecuencias altas. De hecho, este aรฑo el EHT ha observado a una frecuencia un 50% mayor que la del 2019. ยกSaldrรก 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, nos permite poner a prueba la Relatividad General). No obstante, el disco y el chorro nos hablan de cรณmo se comporta el plasma en esa regiรณn (o sea, la ยซMagnetohidrodinรกmica Relativistaยป).

Asรญ pues, si observamos M87* a frecuencias mรกs bajas que las del EHT, pero manteniendo una resoluciรณn casi tan alta como la suya, podremos cazar varios pรกjaros de un tiro: veremos sombra, disco y chorro, todo en una misma imagen. Pero ยฟhay algรบn instrumento capaz de hacer esto?
ยกLa respuesta es sรญ! Se trata de la Red Global de VLBI milimรฉtrico (GMVA), que en estas observaciones contรณ con dos aliados fundamentales: el telescopio ALMA y el Gran Telescopio de Groenlandia (GLT). En ambos casos, mis algoritmos de calibraciรณn ayudaron a su inclusiรณn en la Red.

Imaginad nuestras caras de alegrรญa cuando vimos que, con la sensibilidad y la resoluciรณn extra que nos dan ALMA y el GLT, estas observaciones nos permitieron verโฆ ยกuna sombra central en M87*, al igual que con el EHT!โฆ ยกPero con el fantรกstico aรฑadido extra del chorro relativista!
El anillo que vemos con el EHT, rodeando la sombra, nos habla mayormente del anillo de fotones (ยกRelatividad General!), mientras que la imagen de la GMVA (mostrada en verde en esta animaciรณn) tambiรฉn nos da mucha emisiรณn del disco y el nacimiento del chorro (ยกMagnetohidrodinรกmica Relativista!).

Un resultado curioso es que la imagen central que vemos con la GMVA es mรกs grande que la del EHT. Esto se debe a un fenรณmeno llamado ยซautoabsorciรณnยป, que hace que la parte interna del disco sea como una ยซparedยป, que no deja escapar a su propia radiaciรณn, a la frecuencia de la GMVA.
Asรญ pues, la parte central, donde se encuentra el anillo fotonesfรฉrico, se ve mejor a frecuencias altas, como la del EHT. La imagen de la GMVA casi no contiene brillo de la fotonesfera, sino que estรก dominada por la emisiรณn de la parte del disco que no estรก ยซautoabsorbidaยป.
Otro resultado curioso es que el chorro no es uniforme en toda su extensiรณn, sino que parece estar formado por tres componentes estrechas: una central (que llamamos ยซespinaยป) y dos a los estremos (el ยซbordeยป). Esto nos da mucha informaciรณn sobre el mecanismo de producciรณn del chorro.

Esta estructura ยซtripleยป nos indica, por ejemplo, que el agujero negro tiene una rotaciรณn nada despreciable (puede que mรกs de la mitad de su mรกximo permitido) y que el chorro estรก producido, seguramente, por el llamado ยซmecanismo de Blandford-Znajekยป (BZ). Ahora os cuento:
Segรบn el mecanismo BZ (el que creemos que estรก teniendo lugar en M87*), cuando un campo magnรฉtico permea la ยซergosferaยป de un agujero negro (la regiรณn donde el espacio es ยซarrastradoยป por la rotaciรณn del agujero, a velocidades superlumรญnicas para observadores distantes) puede succionar energรญa del agujero negro (es como si el espacio, al ser ยซarrastradoยป por el agujero negro, fuese un conductor que transfiere energรญa desde el agujero hasta el campo magnรฉtico) e inyectarla en la materia que estรก cayendo por allรก, permitiendo que รฉsta escape formando el famoso chorro.

El mecanismo BZ predice una forma para la base del chorro, pero รฉsta difiere un poco de la de la imagen de la GMVA. ยกParece que la realidad no encaja del todo con el mecanismo BZ! Una posible explicaciรณn serรญan ยซvientosยป, debidos al disco o a la corona, que podrรญan deformar el chorro.
Estos vientos tambiรฉn pueden jugar un papel en la colimaciรณn del chorro en esta regiรณn crรญtica, tan cercana al agujero negro. En cualquier caso, esta interpretaciรณn deberรก corroborarse con observaciones futuras. ยฟQuรฉ? ยฟCรณmo os habรฉis quedado? ยฟA que la Radioastronomรญa mola?
ยกHasta luego!
















