Miden la masa de un agujero negro con un instrumento en la Tierra

Por primera vez, los astrónomos han realizado una medición directa de la masa de un agujero negro distante, uno tan lejano que la luz de su entorno tardó 11 mil millones de años en llegar hasta nosotros. El equipo, dirigido por Taro Shimizu en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania, encontró que el agujero negro, llamado J0920, tiene una masa de aproximadamente 320 millones de veces la del Sol. Este logro, descrito en un artículo publicado hoy en Nature, ha sido posible gracias a GRAVITY+, una serie de actualizaciones en curso del Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI) de ESO y su instrumento GRAVITY.

Para medir directamente la masa de un agujero negro, los astrónomos utilizan telescopios para rastrear el movimiento del gas y las estrellas a su alrededor. Cuanto más rápido se mueven, más masa queda encerrada dentro de la órbita del material. Esta técnica se ha utilizado para medir la masa de agujeros negros cercanos, incluido el del centro de la Vía Láctea. Sin embargo, a distancias muy remotas este movimiento es extremadamente difícil de observar. Esto significa que hasta ahora no han sido posibles mediciones directas similares de la masa de agujeros negros distantes, que proporcionan una ventana a un período de la historia del Universo en el que las galaxias y los agujeros negros estaban creciendo rápidamente.

La medición directa de la masa de J0920 solo fue posible con el primer conjunto de mejoras de GRAVITY+. Estas mejoras han permitido a los astrónomos observar el gas débil y distante alrededor del agujero negro con mayor precisión que nunca mediante el uso de una técnica llamada seguimiento de franjas fuera del eje de campo amplio. Medir con precisión la masa de J0920 es un primer paso para ayudar a los astrónomos a comprender cómo los agujeros negros y las galaxias crecieron juntos en una época en la que el Universo tenía sólo un par de miles de millones de años y las galaxias aún se estaban formando. Para J0920, la nueva medición de masa revela que el agujero negro es aproximadamente cuatro veces menos masivo de lo esperado dada la masa de su galaxia anfitriona; esto indica un retraso en el crecimiento del agujero negro en comparación con la galaxia circundante.

GRAVITY+ utiliza interferometría para combinar la luz que llega a las cuatro unidades de telescopio (UT) de 8 metros que forman parte del VLTI. Una vez completado, incluirá tecnología de óptica adaptativa mejorada que permitirá una mejor corrección del desenfoque causado por la atmósfera de la Tierra y mejorará el contraste de las observaciones. GRAVITY+ también implementará una nueva estrella guía láser en cada uno de los UT1-3, y hará uso de uno de los láseres actualmente instalados en UT4, para observar objetos más débiles y distantes de lo que es posible actualmente.

Las actualizaciones a GRAVITY+ se están implementando de forma incremental, para garantizar que haya interrupciones limitadas en las operaciones científicas del VLTI. Esto también permite a los astrónomos probar continuamente el rendimiento de GRAVITY+ a medida que se pone en línea. Se prevé que el conjunto completo de actualizaciones se complete en 2025. Las nuevas funciones beneficiarán a todos los instrumentos VLTI presentes y futuros y a los científicos que los utilizan.

Con información de ESO