Los astrónomos han revelado el anillo de fotones de un agujero negro por primera vez


En 2019, el Event Horizon Telescope nos dio nuestra primera imagen directa de un agujero negro. Era una imagen poderosa, pero no con muchos detalles. Parece una dona naranja borrosa. Para ser justos, la verdadera esencia del descubrimiento estaba en los datos, no en la imagen. Y como muestra un estudio reciente, hay mucho más en los datos de lo que hemos visto.

El anillo de fotones calculado de M87*. Crédito: Broderick, et al.

Una de las cosas importantes que debe comprender acerca de la imagen EHT es que no muestra el brillo del agujero negro en sí. Los agujeros negros no emiten luz directamente. Y a diferencia de las imágenes menos detalladas de agujeros negros supermasivos que tenemos, el brillo no se debe a chorros de plasma o un toroide de gas sobrecalentado alrededor del agujero negro. En cambio, la imagen muestra una luz de radio enfocada por el agujero negro.

El agujero negro en M87 está bañado por la luz del gas cercano, incluida la luz de radio. Cuando un rayo de luz en particular pasa cerca del agujero negro, la deformación del espacio-tiempo hace que cambie un poco de dirección. Hemos observado la ligera desviación de la luz de cosas como las estrellas y las galaxias en numerosas ocasiones, pero cerca de un agujero negro, la luz puede cambiar de dirección significativamente. Podría dar la vuelta para hacer un giro en ángulo recto, o incluso terminar regresando de la dirección en la que vino. Cuanto más cerca está el camino del agujero negro, más radical es el cambio de dirección.

La luz pasa cerca del agujero negro en todo tipo de direcciones, pero desde nuestra perspectiva, solo podemos ver la luz que está enfocada hacia nosotros. Cualquier haz de luz que circule alrededor del agujero negro y se dirija hacia nosotros, deberíamos poder verlo. Resulta que el agujero negro puede actuar como una lente realmente poderosa.

Imagen del agujero negro supermasivo en la galaxia M87. Crédito: Colaboración EHT

La luz puede pasar extremadamente cerca del agujero negro y enfocarse directamente hacia nosotros. Entonces, lo que deberíamos ver es un círculo delgado de luz conocido como el anillo de fotones. Parte de la derecha será más brillante ya que la rotación del agujero negro también le da a la luz un pequeño impulso de energía. El tamaño del anillo depende de la masa del agujero negro y el brillo de la región más brillante depende de la rotación del agujero negro.

Entonces, ¿por qué la imagen EHT no muestra el anillo de fotones? Desafortunadamente, el espacio entre nosotros y el agujero negro no está completamente vacío. Todavía hay una región circundante de gas frío, que la luz tiene que atravesar para llegar a nosotros. Parte de la luz se dispersa en el camino, haciendo que la imagen sea más borrosa de lo que nos gustaría. Aquí es donde entra el nuevo estudio.

Cuando un agujero negro está rodeado de gas caliente, la gravedad puede enfocar la luz para crear una sombra del agujero negro. Crédito: Nicolle R. Fuller/NSF

El brillo difuso de la imagen EHT nos informa no solo sobre el agujero negro sino también sobre el gas difuso que lo rodea. El equipo notó que hay esencialmente dos imágenes dentro de los datos de EHT. Uno es el del propio anillo de fotones y el otro es el resplandor borroso de la región circundante. Usando nuevos algoritmos de imágenes, el equipo pudo separar los dos, revelando el anillo de fotones del agujero negro.

Es un gran ejemplo del poder de analizar datos de nuevas maneras. Las observaciones astronómicas modernas recopilan tantos datos que a menudo hay mucha más información de la que podríamos sospechar. A medida que aprendemos a procesar datos con mayor eficacia, podemos revelar capas ocultas bajo la superficie.

Con información de UniverseToday.com

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