Los Astrónomos Ven Los Chorros De Agujeros Negros En El Interior De Perseus A

Investigadores imaginan chorros de plasma recién formados en un enorme agujero negro

Composición artística de los radiotelescopios en el espacio y en tierra observando NGC 1275, la galaxia central del cúmulo de galaxias Perseus a una distancia de 230 millones de años luz. Esta imagen de radio muestra un chorro recién formado que tiene aproximadamente 3 años luz de largo. El agujero negro central está dentro del punto brillante en la parte superior de la imagen. Los detalles visibles en la imagen son más pequeños que la nube del cometa de Oort alrededor de nuestro sistema solar. Crédito: Pier Raffaele Platania INAF / IRA (compilación); Instituto ASC Lebedev (imagen de RadioAstron)

Un equipo internacional de investigadores ha obtenido imágenes de los chorros de plasma de un masivo calabozo con sin precedentes exactitud . Las imágenes de radio obtenidas con una combinación de telescopios en el espacio y en tierra resuelven la estructura del chorro a solo un par de cientos de radios de agujeros negros o 12 días luz desde su lugar de lanzamiento.

En el centro de todas las galaxias masivas hay agujeros negros que pesan varios miles de millones de veces la masa de nuestro sol. Se sabe desde hace mucho tiempo que algunos de estos enormes agujeros negros expulsan chorros de plasma espectaculares a una velocidad cercana a la de la luz que pueden extenderse mucho más allá de los confines de su galaxia anfitriona. Pero cómo se forman estos chorros en primer lugar ha sido un misterio de larga data. Una de las principales dificultades para estudiarlos ha sido la incapacidad de los astrónomos para obtener imágenes de la estructura de los chorros impulsados ​​por el agujero negro lo suficientemente cerca de su lugar de lanzamiento para que sea posible una comparación directa con los modelos teóricos y computacionales de formación de chorros.

Imagen de radio del Parsec Central en 3C84

Fig. 1: Imagen de radio del parsec central en 3C84 obtenida con el arreglo espacial-VLBI. El x  y  Y  ejes muestran la distancia (en mili-segundos de arco) desde el centro de referencia de la imagen. El ancho del haz de media potencia es 0.10 × 0.05 mas en PA = 0 °. El nivel de ruido es 1,4 mJy haz –1  y la intensidad máxima es 0,75 Jy haz –1 . El núcleo de radio y las características de emisión C2 y C3 se indican en la imagen. Astronomía de la naturaleza (2018) DOI: 10.1038 / s41550-018-0431-2

Ahora, un equipo internacional de investigadores de ocho países diferentes ha realizado imágenes de resolución angular ultra alta del chorro de agujero negro en el centro de la galaxia gigante NGC 1275, también conocida como fuente de radio Perseus A o 3C 84. Los investigadores pudieron resolver la estructura del chorro diez veces más cerca del agujero negro en NGC 1275 de lo que ha sido posible antes con instrumentos terrestres, revelando detalles sin precedentes de la región de formación del chorro.

“Los resultados fueron sorprendentes. Resultó que el ancho observado del chorro era significativamente más ancho de lo que se esperaba en los modelos actualmente favorecidos donde el chorro se lanza desde la ergosfera del agujero negro, un área del espacio justo al lado de un agujero negro giratorio donde el espacio mismo es arrastrado a un movimiento circular alrededor del agujero ”, explica el profesor Gabriele Giovannini del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, autor principal del artículo publicado en Nature Astronomy.

“Esto puede implicar que al menos la parte exterior del chorro se lanza desde el disco de acreción que rodea al agujero negro. Nuestro resultado aún no falsifica los modelos actuales donde los jets se lanzan desde la ergosfera, pero esperamos que les brinde a los teóricos una idea de la estructura del jet cerca del lugar de lanzamiento y pistas sobre cómo desarrollar los modelos ”, agrega el Dr. Tuomas Savolainen de la Universidad Aalto en Finlandia, director del programa de observación RadioAstron que produjo las imágenes.

Jet 3C84

Fig. 2: Región de núcleo de chorro interior a alta resolución angular. El x y Y ejes muestran la distancia (en micro-segundos de arco) desde el centro de referencia de la imagen. El ancho del haz de media potencia es de 0,05 × 0,05 mas, como se muestra en la esquina superior izquierda de la imagen. El nivel de ruido es 1,5 mJy haz –1  y la intensidad máxima es 0,66 Jy haz –1 . Los contornos están en 10, 30, 50, 100, 150, 200, 300 y 500 mJy haz –1 . Astronomía de la naturaleza (2018) DOI: 10.1038 / s41550-018-0431-2

Otro resultado del estudio es que la estructura del chorro en NGC 1275 difiere significativamente del chorro en la galaxia muy cercana Messier 87, que es el único otro chorro cuya estructura ha sido fotografiada igualmente cerca del agujero negro. Los investigadores creen que esto se debe a la diferencia de edad de estos dos chorros. “El chorro en NGC 1275 se reinició hace poco más de una década y actualmente todavía se está formando, lo que brinda una oportunidad única de seguir el crecimiento inicial de un chorro de agujero negro. Continuar con estas observaciones será muy importante ”, explica un coautor del artículo, el Dr. Masanori Nakamura de la Academia Sinica en Taiwán.

“Este estudio de la región más interna de NGC 1275 continúa nuestras investigaciones de Núcleos Galácticos Activos con la resolución más alta posible. Como la distancia a esa galaxia es de solo 70 Megaparsec o 230 millones de años luz, podemos examinar la estructura del chorro con una precisión sin precedentes de solo unos pocos cientos de radios de agujero negro o 12 días luz ”, concluye el profesor Anton Zensus, director de la Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania y director de su departamento de investigación VLBI, coautor del artículo.

Investigadores revelan nuevos chorros de plasma en un enorme agujero negro

Parte de la red global de radiotelescopios terrestres que participaron en las observaciones. Crédito: Paul Boven ([email protected]). Imagen de satélite: Blue Marble Next Generation, cortesía de NASA Visible Earth (visibleearth.nasa.gov).

Un radiotelescopio en el espacio: docenas en tierra

La mejora significativa en la nitidez de las imágenes de chorro fue posible gracias al Interferómetro Tierra-Espacio RadioAstron, que consiste en un radiotelescopio en órbita de 10 metros y una colección de aproximadamente dos docenas de los radiotelescopios terrestres más grandes del mundo. Cuando las señales de los telescopios individuales se combinan utilizando la interferencia de ondas de radio, este conjunto de telescopios tiene la resolución angular equivalente a un radiotelescopio de 350.000 km de diámetro, casi la distancia entre la Tierra y la Luna. Esto convierte a RadioAstron en el instrumento de mayor resolución angular en la historia de la astronomía. El proyecto RadioAstron está dirigido por el Centro Espacial Astro del Instituto Físico Lebedev de la Academia de Ciencias de Rusia y la Asociación Científica y de Producción de Lavochkin bajo un contrato con la Corporación Espacial Estatal ROSCOSMOS, en colaboración con organizaciones asociadas en Rusia y otros países.

“En la misión RadioAstron estamos realmente felices de que la combinación única del radiotelescopio espacial de fabricación rusa y la enorme matriz terrestre internacional de los radiotelescopios más grandes haya permitido estudiar este joven chorro relativista en las inmediaciones del agujero negro supermasivo, ”Comenta el científico del proyecto RadioAstron, profesor Yuri Kovalev del Instituto Lebedev de Moscú.

Publicación: Giovannini, Savolainen, Orienti et al., “Un chorro de radio amplio y colimado en 3C84 en la escala de unos cientos de radios gravitacionales”, Nature Astronomy (2018) DOI: 10.1038 / s41550-018-0431-2

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