VLA revela estructura de doble hélice en el chorro masivo de la galaxia


Los astrónomos que utilizaron Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation han demostrado que un chorro de material impulsado desde el núcleo de una galaxia gigante es canalizado por un campo magnético en forma de sacacorchos a casi 3.300 años luz de distancia de la galaxia. agujero negro supermasivo central. Eso es mucho más lejos de lo que previamente se había detectado un campo magnético de este tipo en un chorro galáctico.

Imagen VLA del chorro de radio M87, realizada en múltiples frecuencias de radio. El chorro que se ve en esta imagen tiene una longitud de unos 8.000 años luz. Esta imagen muestra claramente la estructura helicoidal en forma de sacacorchos en la parte interior del chorro, que se origina en el punto brillante de la izquierda, en el núcleo de la galaxia, donde reside un agujero negro supermasivo. Crédito: Pasetto et al., Sophia Dagnello, NRAO / AUI / NSF.

«Al hacer imágenes VLA de alta calidad en varias longitudes de onda de radio diferentes de la galaxia Messier 87 (M87), pudimos revelar la estructura tridimensional del campo magnético en este chorro por primera vez», dijo Alice Pasetto de la Universidad Nacional Autónoma de México, líder del equipo. «El material de este chorro traza una doble hélice, similar a la estructura del ADN», agregó.

M87 es una galaxia elíptica gigante a unos 55 millones de años luz de la Tierra. Un agujero negro supermasivo unas 6.500 millones de veces más masivo que el Sol acecha en el centro de M87. Ese agujero negro es el primero en ser fotografiado, un logro logrado con la colaboración mundial del Event Horizon Telescope (EHT) y anunciado en 2019. A principios de este año, nuevas imágenes EHT rastrearon el campo magnético en las proximidades del agujero negro. horizonte de eventos.

Pasetto y sus colegas usaron el VLA para revelar detalles del campo magnético rastreando la polarización o alineación de las ondas de radio emitidas por él y midiendo la fuerza del campo en diferentes partes del chorro. Sus observaciones, realizadas utilizando la configuración más amplia del VLA que proporciona la resolución más alta, produjeron imágenes muy detalladas del chorro de la galaxia.

M87 es una enorme galaxia elíptica situada a unos 55 millones de años luz de la Tierra, visible en la constelación de Virgo. Fue descubierta por Charles Messier en 1781, pero no se identificó como una galaxia hasta el siglo XX. Con el doble de la masa de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, y con diez veces más estrellas, es una de las galaxias más grandes del universo local. Además de su enrome tamaño, M87 tiene algunas características muy singulares. Por ejemplo, contiene un número inusualmente alto de cúmulos globulares: mientras que nuestra Vía Láctea contiene menos de 200, M87 tiene unos 12.000, y algunos científicos teorizan que han sido captados de galaxias vecinas más pequeñas.
Igual que otras grandes galaxias, M87 tiene un agujero negro supermasivo en su centro. La masa del agujero negro del centro de una galaxia se relaciona con la masa global de la galaxia, por lo que no debería sorprendernos que el agujero negro de M87 sea uno de los más masivos conocidos. El agujero negro también puede explicar una de las características más energéticas de la galaxia: un chorro relativista de materia expulsado a casi la velocidad de la luz.
Hacer observaciones de un agujero negro que cambiaran nuestro paradigma era el objetivo del Telescopio del Horizonte de Sucesos, el EHT (Event Horizon Telescope. El EHT eligió el objeto destino de sus observaciones por dos razones. Aunque la resolución del EHT es increíble, tiene sus limitaciones. Dado que los agujeros negros más masivos también tienen un diámetro mayor, el agujero negro central de M87 representaba un objetivo inusualmente grande, lo que significa que podrían obtenerse imágenes más fácilmente que con agujeros negros más pequeños y cercanos. Sin embargo, la segunda razón para elegir este agujero negro era, claramente, más terrenal. Visto desde nuestro planeta, M87 está bastante cerca del ecuador celeste, lo que significa que es visible en la mayor parte de los hemisferios sur y norte. Esto maximizó el número de telescopios del EHT que pudieron observarlo, aumentando la resolución de la imagen final.
Esta imagen fue captada por el instrumento FORS2, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, como parte del programa Joyas cósmicas de ESO, una iniciativa de divulgación que utiliza los telescopios de ESO para producir imágenes de objetos interesantes, enigmáticos o visualmente atractivos, con un fin educativo y divulgativo. El programa hace uso de tiempo de telescopio que no puede utilizarse para observaciones científicas, generando impresionantes imágenes de algunos de los objetos más sorprendentes en el cielo nocturno. En caso de que los datos obtenidos sean útiles para su uso científico en el futuro, estas observaciones se conservan y se ponen a disposición de los astrónomos a través de los archivos científicos de ESO.

«Se espera que los campos magnéticos helicoidales estén cerca del agujero negro y se cree que juegan un papel muy importante en la canalización del material en un chorro estrecho, pero no esperábamos encontrar un campo helicoidal tan fuerte que se extendiera tanto hacia afuera», dijo. José M. Martí, de la Universidad de Valencia.

Se espera que el campo magnético se debilite con su distancia del agujero negro. Sin embargo, los científicos sugirieron que las inestabilidades en el flujo de material dentro del chorro podrían hacer que el campo magnético sea más ordenado a las distancias vistas en las nuevas imágenes del VLA. Las inestabilidades producen regiones de mayor presión que también comprimen las líneas del campo magnético.

M87. Créditos NASA

Los astrónomos piensan que esta interacción entre inestabilidades en el flujo y el campo magnético es lo que produce la estructura de doble hélice que muestran las imágenes del VLA. Si esto está sucediendo en el chorro M87, es probable que también esté sucediendo en chorros similares de galaxias en todo el Universo, dijeron.

«M87 está relativamente cerca de nosotros y su chorro es muy poderoso, lo que lo convierte en un excelente objetivo para el estudio. Las pistas que nos da pueden ayudarnos a comprender este fenómeno tan importante y ubicuo en el Universo», dijo José L. Gómez, de IAA. -CSIC, Granada.

Los científicos están informando sus hallazgos en Astrophysical Journal Letters.

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