La galaxia M87, ubicada a aproximadamente 55 millones de años luz de nuestro planeta, es famosa por albergar en su núcleo el agujero negro supermasivo conocido como M87. En 2019, la imagen de este agujero negro, capturada por el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), sorprendió al mundo. La fotografía mostró un anillo luminoso que rodea a M87, cuyo contorno resultó ser ligeramente alargado, provocando interrogantes sobre su forma: ¿por qué no es completamente circular?
Un reciente estudio, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics (A&A) y coliderado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), aporta nuevas perspectivas sobre este fenómeno. Rohan Dahale, investigador del IAA-CSIC y coautor principal del estudio, señala que la forma del anillo no se debe ni a la gravedad ni al giro del agujero negro, sino a los procesos turbulentos en el plasma circundante.
De acuerdo con la teoría de la relatividad general de Einstein, la «sombra» de un agujero negro en rotación debería ser ligeramente elíptica debido a la distorsión del espaciotiempo generada por su rotación. Medir esta elipticidad es crucial para estimar el espín del agujero negro, uno de los parámetros que, junto con la masa, determina su aspecto y propiedades.
Para mejorar la precisión de estas medidas, el equipo científico amplió la red de observación del EHT en 2018 al integrar el Telescopio de Groenlandia. Esta adición triplicó la resolución espacial y la sensibilidad del sistema. Utilizando cinco algoritmos de reconstrucción de imágenes, los investigadores confirmaron que el anillo se desviaba del círculo perfecto en un 8%, y que esta deformación estaba alineada a unos 50° en sentido antihorario respecto al norte, coincidiendo aproximadamente con el punto más brillante del anillo.
El equipo comparó las imágenes observadas con simulaciones que variaban diferentes escenarios físicos y espines del agujero negro. Resultó sorprendente que no encontraran una relación clara entre el espín y la elipticidad en las imágenes simuladas. En cambio, la forma alargada se vinculó con lo que se denomina «emisión no anular», un resplandor que rodea el anillo principal y es más pronunciado en modelos con electrones de alta energía y chorros de materia más luminosos.
Ilje Cho, coautor principal del estudio, explica que estos hallazgos sugieren que la elipticidad de M87* es esencialmente una manifestación del plasma turbulento en su entorno, deslegitimando la idea de que provenga únicamente de la influencia gravitacional o del espín del agujero negro. Esto permite una mejor separación de los roles de estos factores en la formación de las imágenes observadas y avanza nuestra comprensión del comportamiento de la materia en las condiciones más extremas del universo.
A medida que el equipo contempla el desafío de medir el espín de M87* en medio de esta turbulencia, propone dos vías complementarias: realizar observaciones sostenidas a lo largo del tiempo para suavizar fluctuaciones y lanzar telescopios espaciales que, mediante interferometría de muy larga base (VLBI), puedan resolver directamente el «anillo de fotones» que orbita el agujero negro.
El Telescopio del Horizonte de Sucesos, que conecta observatorios de radio de todo el mundo para formar un telescopio virtual del tamaño de la Tierra, sigue desempeñando un papel crucial en esta investigación. Las actualizaciones futuras, junto con misiones espaciales, están encaminadas a aislar la verdadera firma gravitacional de un agujero negro, permitiendo así la medición directa de su espín basado en la información contenida en las propias imágenes.
La complejidad del cosmos nunca deja de sorprender, y la investigación sobre M87* promete revelar más secretos sobre la dinámica de los agujeros negros y la física en su entorno.
Fuente: Instituto de Astrofísica de Andalucía
