Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los astrónomos han detectado signos de un «punto caliente» que orbita Sagitario A*, el agujero negro en el centro de nuestra galaxia. El hallazgo nos ayuda a comprender mejor el entorno enigmático y dinámico de nuestro agujero negro supermasivo.

«Creemos que estamos viendo una burbuja de gas caliente que se desliza alrededor de Sagitario A* en una órbita de tamaño similar a la del planeta Mercurio, pero haciendo un ciclo completo en solo unos 70 minutos. Esto requiere una velocidad alucinante de aproximadamente ¡30% de la velocidad de la luz !» dice Maciek Wielgus del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, quien dirigió el estudio publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.

Las observaciones se realizaron con ALMA en los Andes chilenos, un radiotelescopio propiedad del Observatorio Europeo Austral (ESO), durante una campaña de la Colaboración Event Horizon Telescope (EHT) para obtener imágenes de agujeros negros. En abril de 2017, el EHT unió ocho radiotelescopios existentes en todo el mundo, incluido ALMA, lo que dio como resultado la primera imagen de Sagitario A*, recientemente publicada. Para calibrar los datos de EHT, Wielgus y sus colegas, que son miembros de la Colaboración EHT, utilizaron datos de ALMA registrados simultáneamente con las observaciones de EHT de Sagittarius A*. Para sorpresa del equipo, hubo más pistas sobre la naturaleza del agujero negro ocultas en las mediciones realizadas únicamente con ALMA.

Por casualidad, algunas de las observaciones se realizaron poco después de que se emitiera un estallido o destello de energía de rayos X desde el centro de nuestra galaxia, que fue detectado por el Telescopio Espacial Chandra de la NASA. Se cree que este tipo de destellos, observados previamente con telescopios de rayos X e infrarrojos, están asociados con los llamados «puntos calientes», burbujas de gas caliente que orbitan muy rápido y cerca del agujero negro.

«Lo que es realmente nuevo e interesante es que tales erupciones hasta ahora 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 de radio. ”, dice Wielgus, quien también está afiliado al Centro Astronómico Nicolaus Copernicus, Polonia, y la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard, EE. UU.

«Quizás estos puntos calientes detectados en longitudes de onda infrarrojas son una manifestación del mismo fenómeno físico : a medida que los puntos calientes que emiten infrarrojos se enfrían, se vuelven visibles en longitudes de onda más largas, como las observadas por ALMA y el EHT», agrega Jesse Vos, un Estudiante de doctorado en la Universidad de Radboud, Países Bajos, que también participó en este estudio.

Durante mucho tiempo se pensó que las llamaradas se originaban a partir de interacciones magnéticas en el gas muy caliente que orbitaba muy cerca de Sagitario A*, y los nuevos hallazgos respaldan esta idea. «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», dice la coautora Monika Mo? cibrodzka de la Universidad de Radboud.

ALMA permite a los astrónomos estudiar la emisión de radio polarizada de Sagitario A*, que puede usarse para revelar el campo magnético del agujero negro. El equipo usó 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 alrededor de Sagittarius A*. Su investigación proporciona restricciones más fuertes sobre la forma de este campo magnético que las observaciones anteriores, lo que ayuda a los astrónomos a descubrir la naturaleza de nuestro agujero negro y sus alrededores.

Las observaciones confirman algunos de los descubrimientos anteriores realizados por el instrumento GRAVITY del Very Large Telescope (VLT) de ESO, que observa en el infrarrojo. Los datos de GRAVITY y ALMA sugieren que la llamarada se origina en una acumulación de gas que gira alrededor del agujero negro a aproximadamente un 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 los puntos calientes a través de las 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 erupciones en el centro galáctico». dice Ivan Marti-Vidal de la Universidad de València en España, coautor del estudio.

El equipo también espera poder observar directamente los cúmulos de gas en órbita con el EHT, 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 pasando en Sagitario A*», concluye Wielgus.

Más información

Esta investigación se presentó en el artículo «Movimiento orbital cerca de Sagitario A* — Restricciones de las observaciones polarimétricas de ALMA» que aparecerá en Astronomy & Astrophysics.

Harvard & Smithsonian, EE. UU. y BHI), I. Martí-Vidal (Universitat de València, España), J. Farah (Observatorio de Las Cumbres, EE. UU. Universidad de California, Santa Bárbara, EE. UU.), N. Marchili (Centro Regional ALMA de Italia, INAF-Istituto di Radioastronomia, Italia y MPIfR), C. Goddi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, Italia y Universidade de São Paulo, Brasil), y H. Messias (Observatorio Conjunto ALMA, Chile).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación de ESO, la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MOST) y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) en Taiwán. y el Instituto de Ciencias Espaciales y Astronomía de Corea (KASI). La construcción y las operaciones de ALMA están dirigidas por ESO en nombre de sus Estados miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI), en nombre de América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto de ALMA (JAO) proporciona el liderazgo y la gestión unificados de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.

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