La galaxia M87, ubicada a aproximadamente 55 millones de años luz de la Tierra, es conocida por albergar en su núcleo el agujero negro supermasivo M87, famoso por ser el primero en ser fotografiado en 2019 gracias al Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT). Esta histórica imagen mostró un anillo luminoso con una forma ligeramente alargada, lo que planteó la pregunta: ¿por qué no es perfectamente circular? Un nuevo estudio publicado en la revista Astronomy & Astrophysics* (A&A) y coliderado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA‑CSIC) ofrece respuestas a esta cuestión.
El investigador Rohan Dahale del IAA-CSIC, coautor principal del trabajo, explica que la forma elíptica del anillo no se debe a la gravedad o al giro del agujero negro, sino que es el resultado de procesos turbulentos en el plasma que rodea a M87*. Según la teoría de la relatividad general de Einstein, la sombra de un agujero negro en rotación debería ser ligeramente elíptica, fenómeno que podría permitir estimar su espín. Este parámetro, junto con la masa, juega un papel crucial en la caracterización de las propiedades físicas del agujero negro.
Para obtener una medición más precisa, en 2018 se incorporó el Telescopio de Groenlandia a la red del EHT, triplicando la resolución y sensibilidad de la colaboración. Cinco algoritmos de reconstrucción de imágenes mostraron que el anillo se desvía de la perfección circular en aproximadamente un 8%, y que esta elipse está rotada alrededor de 50° en sentido antihorario respecto al norte, alineándose con el punto más brillante del anillo.
Al comparar las imágenes observadas con simulaciones computacionales, el equipo no encontró una relación clara entre la forma elíptica y el espín del agujero negro. En cambio, la elipticidad parece ser consecuencia de lo que se denomina «emisión no anular», es decir, un resplandor difuso que rodea el anillo principal, siendo más intenso en modelos con electrones muy energéticos y con un chorro de materia más brillante.
Ilje Cho, coautor principal del estudio, indica que estos resultados resaltan que la elipticidad de M87* se debe en gran medida a la turbulencia del plasma, no a su fuerza gravitatoria o velocidad de rotación. Este descubrimiento permite diferenciar mejor los roles de la gravedad y los procesos astrofísicos en la formación de estas imágenes.
Medir el espín de M87* frente a tanta turbulencia es un reto considerable. El equipo propone dos enfoques complementarios: observaciones sostenidas a lo largo de varios años para desvelar fluctuaciones y lanzar telescopios en órbita que, mediante interferometría de muy larga base (VLBI), puedan resolver directamente el «anillo de fotones» alrededor del agujero negro, lo que permitiría una medición más precisa del espín.
Rohan Dahale concluye que, con las futuras actualizaciones del EHT y nuevos telescopios espaciales, se está avanzando hacia la posibilidad de aislar la firma gravitacional de un agujero negro, permitiendo así medir su espín de manera directa.
El Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) es un esfuerzo internacional que conecta observatorios de radio de todo el mundo para crear un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Su objetivo es obtener imágenes de agujeros negros y estudiar la física fundamental en escenarios gravitacionales extremos. La incorporación del Telescopio de Groenlandia ha mejorado considerablemente la resolución y precisión de las imágenes, acercando a los científicos a entender mejor la naturaleza de estos misteriosos objetos celestes.
Fuente: Instituto de Astrofísica de Andalucía
