Así es el borde de un agujero negro

Nueva hazaña en el mundo de la ciencia. Casi dos años después de mostrar al mundo la primera imagen de un agujero negro, la colaboración científica que lo hizo posible -la EHT (Event Horizon Telescope), en la que participa la Universitat de Valencia (UV)- ha captado un nuevo detalle del objeto cósmico. Se trata de los campos magnéticos que envuelven los límites de la galaxia Messier 87 (M87), situada a 55 millones de años luz de la Tierra.

Es la primera vez que los astrónomos son capaces de medir la polarización, causada por potentes campos magnéticos, tan cerca del borde de un agujero negro. Las observaciones resultan clave para explicar cómo la galaxia M87, situada a 55 millones de años luz de distancia, es capaz de lanzar chorros energéticos desde su núcleo.

«Lo que vemos es la siguiente evidencia crucial para entender cómo se comportan los campos magnéticos alrededor de los agujeros negros, y cómo la actividad en esta región muy compacta del espacio puede generar potentes chorros que se extienden mucho más allá de la galaxia«, afirma Monika Moscibrodzka, coordinadora del Grupo de Trabajo de Polarimetría del EHT y profesora adjunta en la Universidad Radboud (Países Bajos).

El 10 de abril de 2019, un equipo de científicos publicó la primera imagen de un agujero negro, revelando una estructura brillante similar a un anillo con una región central oscura: la sombra del agujero negro. Desde entonces, la colaboración EHT ha profundizado en los datos recopilados en 2017 sobre el objeto supermasivo que se encuentra en el corazón de la galaxia M87. Han descubierto que una fracción significativa de la luz que hay alrededor del agujero negro M87 está polarizada.

«Este trabajo es un hito importante: la polarización de la luz lleva información que nos permite entender mejor la física que hay detrás de la imagen que vimos en abril de 2019, algo que antes no era posible«, explica Iván Martí-Vidal, también coordinador del Grupo de Trabajo de Polarimetría del EHT e investigador distinguido GenT en la Universitat de Valencia. Según destaca, «la presentación de esta nueva imagen de luz polarizada requirió años de trabajo debido a las complejas técnicas implicadas en la obtención y análisis de los datos».

La luz se polariza cuando pasa por ciertos filtros, como las lentes de las gafas de sol polarizadas, o cuando se emite en regiones calientes del espacio donde hay campos magnéticos. Del mismo modo en que las gafas de sol polarizadas ayudan a ver mejor reduciendo los reflejos y el deslumbramiento que provocan las superficies brillantes, los astrónomos pueden obtener una visión más precisa de la región que hay alrededor del agujero negro estudiando cómo se polariza la luz que se origina en ella. En concreto, la polarización permite a los astrónomos mapear las líneas de campo magnético presentes en el borde interior del agujero negro.

Según Andrew Chael, miembro de la colaboración EHT e investigador fellow NASA Hubble en el Centro para Ciencias Teóricas de Princeton y la Iniciativa Gravity de Princeton (EEUU), «las imágenes polarizadas recién publicadas son clave para entender cómo el campo magnético permite que el agujero negro 'coma' materia y lance potentes chorros«.

Los brillantes chorros de energía y materia que emergen del núcleo de M87 se extienden al menos 5.000 años luz desde su centro, convirtiéndose en una de las características más misteriosas y energéticas de la galaxia. La mayoría de la materia que hay cerca del borde de un agujero negro acaba precipitándose en él. Sin embargo, algunas de las partículas circundantes escapan momentos antes de la captura y son lanzadas al espacio a grandes distancias en forma de chorros.

Los astrónomos se han basado en diferentes modelos sobre cómo se comporta la materia cerca de este agujero negro para entender mejor el proceso. Pero todavía no saben exactamente cómo se lanzan chorros más grandes que la propia galaxia desde su región central (comparable en tamaño al Sistema Solar), ni cómo cae la materia en el agujero negro. Con la nueva imagen obtenida por el EHT del agujero negro y su sombra en luz polarizada, los astrónomos han podido estudiar por primera vez la región que hay justo fuera del agujero negro, donde tiene lugar esta interacción entre la materia que fluye y la que es expulsada.