Una nueva prueba demuestra cómo mejorar aún más el Event Horizon Telescope

¿Quiere una visión clara del entorno de un agujero negro supermasivo? Es un desafío de observación increíble. La gravedad extrema curva la luz a medida que pasa a través de ella y difumina los detalles del horizonte de sucesos, la región más cercana al agujero negro. Los astrónomos que utilizan el Event Horizon Telescope (EHT) acaban de realizar observaciones de prueba destinadas a «despejar» esa visión.

El equipo del EHT colaboró ​​con científicos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y otras instalaciones para realizar las pruebas. Las antenas detectaron luz de los centros de galaxias distantes a una frecuencia de radio de 354 GHz, equivalente a una longitud de onda de 0,87 mm.

Este experimento piloto logró observaciones con un detalle de hasta 19 microsegundos de arco. Esa es la resolución más alta jamás lograda desde la superficie de la Tierra. Aunque no hay imágenes de las pruebas, las observaciones «vieron» fuertes señales de luz de varias galaxias distantes, y eso fue utilizando solo unas pocas antenas.

Una vez que el equipo enfocó el conjunto completo del EHT en los objetivos, pudieron ver objetos con una resolución de 13 microsegundos de arco. ¡Eso es casi como mirar una tapa de botella en la superficie de la Luna, desde la superficie de la Tierra!

Afinación del Event Horizon Telescope

Estas pruebas de observación son un gran avance porque significan que los científicos pueden tomar imágenes de agujeros negros que son un 50% más nítidas que las observaciones anteriores. Las primeras observaciones revolucionarias del EHT del agujero negro de M87 y Sagitario A* en nuestra galaxia ocurrieron hace solo unos años, en una longitud de onda de 1,33 mm. Esas imágenes fueron asombrosas, pero los equipos científicos querían hacerlo mejor.

«Con el Event Horizon Telescope, vimos las primeras imágenes de agujeros negros utilizando las observaciones de longitud de onda de 1,3 mm, pero el anillo brillante que vimos, formado por la luz que se dobla en la gravedad del agujero negro, todavía se veía borroso porque estábamos en los límites absolutos de cuán nítidas podíamos hacer las imágenes», dijo el codirector de la observación, Alexander Raymond, del Laboratorio de Propulsión a Chorro.

«Con 0,87 mm, nuestras imágenes serán más nítidas y detalladas, lo que a su vez probablemente revelará nuevas propiedades, tanto las que se habían predicho previamente como quizás algunas que no se habían previsto».

Según el director fundador del EHT, Sheperd «Shep» Doeleman, astrofísico del CfA y codirector de un artículo reciente sobre las observaciones, las pruebas recientes mejorarán la visión del agujero negro supermasivo central de nuestra galaxia, así como de otros.

«Observar los cambios en el gas circundante en diferentes longitudes de onda nos ayudará a resolver el misterio de cómo los agujeros negros atraen y acumulan materia, y cómo pueden lanzar potentes chorros que se extienden a lo largo de distancias galácticas», dijo. Además, la nueva técnica debería revelar agujeros negros aún más tenues y distantes de los que el EHT ya ha visto.

Creación de un gran ojo de radio para estudiar los agujeros negros

Piense en el Event Horizon Telescope como un gigantesco radiotelescopio virtual del tamaño de la Tierra. En lugar de una antena gigantesca del tamaño de nuestro planeta, conecta múltiples antenas de radio en todo el mundo. La técnica se llama «interferometría de línea de base muy larga» y cada observatorio envía sus datos a un centro de procesamiento central.

Para esta prueba, el conjunto estaba formado por seis instalaciones, incluido el Atacama Array. El experimento logró ampliar el rango de longitud de onda del EHT. Por lo general, para obtener una mejor resolución, los astrónomos tienen que construir telescopios más grandes, pero este ya es del tamaño de la Tierra. Por lo tanto, aumentar la longitud de onda era la única opción.

Las observaciones de prueba a mayor resolución marcan la primera vez que la técnica VLBI se utilizó con éxito en una longitud de onda de 0,87 mm. Es una medición difícil de realizar porque el vapor de agua en la atmósfera absorbe más ondas a 0,87 mm que a 1,3 mm. Como resultado, los astrónomos trabajaron para mejorar la resolución del EHT aumentando el ancho de banda de la instrumentación. Después, tuvieron que esperar a que las condiciones de observación fueran buenas en todos los sitios de prueba.

Las mejoras deberían permitir a los astrónomos obtener «películas» de alta fidelidad del horizonte de sucesos alrededor de un agujero negro. Por supuesto, los astrónomos quieren más actualizaciones para los conjuntos de EHT existentes. Las mejoras planificadas incluyen nuevas antenas, así como mejoras en los detectores y otros instrumentos. El resultado debería ser unas imágenes y animaciones bastante espectaculares del material atrapado en la extrema garra gravitacional de un agujero negro.

Revisitando viejos amigos de los agujeros negros

Las futuras observaciones incluirán observaciones de retorno de los agujeros negros supermasivos en M87 y el corazón de la galaxia de la Vía Láctea. Ambos están rodeados por discos de acreción llenos de material que se arremolina en el agujero negro. Una vez que ese material cruza el horizonte de sucesos (el punto gravitacional de no retorno), desaparece para siempre. Por lo tanto, es importante rastrear ese tipo de acción alrededor de un agujero negro. Ahí es donde el EHT resulta útil.

Según Shep Doeleman, los detalles deberían ser asombrosos. «Tenga en cuenta la explosión de detalles adicionales que se obtiene al pasar de las fotos en blanco y negro a las fotos en color», dijo. «Esta nueva ‘visión en color’ nos permite separar los efectos de la gravedad de Einstein de los campos magnéticos y de gas caliente que alimentan los agujeros negros y lanzan chorros poderosos que se extienden a través de distancias galácticas».

Con esto en mente, agregó que la Colaboración está emocionada de volver a obtener imágenes de M87* y Sgr A* tanto a 1,3 mm como a 0,87 mm y pasar de detectar «sombras» de agujeros negros a medir con mayor precisión sus tamaños y formas, lo que puede ayudar a estimar el giro y la orientación de un agujero negro en el cielo.

Si todo eso sucede como esperan, el consorcio EHT de 400 miembros sin duda podrá cumplir con su objetivo fundador. Es decir, proporcionar las imágenes de radio más detalladas de las misteriosas bestias que se esconden en el corazón de la mayoría de las galaxias.

Con información de UniverseToday