Utilizando observaciones de 2017 y 2018, la colaboración del Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT, por sus siglas en inglés), proyecto en el que participan expertos del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM, ha profundizado en la comprensión del agujero negro supermasivo en el centro de Messier 87 (M87).

Alejandro Cruz Osorio, investigador de esa entidad universitaria y colaborador del EHT, expuso que el equipo de trabajo confirmó que su eje de rotación apunta en dirección opuesta a la Tierra y demostró que la turbulencia dentro del disco de acreción (gas que gira alrededor del agujero negro) desempeña un papel importante para explicar el cambio observado en el pico de brillo del anillo, en comparación con lo visto en 2017.

Los hallazgos, publicados en Astronomy & Astrophysics, marcan un paso adelante en desentrañar la compleja dinámica de los entornos de agujeros negros, ya que hasta antes de 2019 este tipo de fenómenos se habían teorizado, pero no se contaba con una constatación visual de su comportamiento.

El físico detalló que ya se había predicho la existencia de esta sombra del agujero negro y la del anillo de fotones también desde hace varios años, incluso colegas en el mundo habían estudiado estas configuraciones de plasma.

Cruz Osorio explicó: Es decir, se estimó cómo se debía ver esa imagen, por eso decimos que estas observaciones son un parteaguas en la física, porque de cien años de teoría y simulaciones se comprobó que aquello que predecíamos se observa y existe en la naturaleza. Reunir los dos cabos –la teoría y la realidad—es lo que da énfasis a este resultado.

Este estudio abre una ventana al análisis multianual a escala del horizonte al aprovechar una nueva biblioteca de imágenes de simulación con más de 120 mil adicionales, respecto a lo presentado.

El científico precisó que, como parte de la colaboración del ETH, los académicos de la UNAM han contribuido especialmente con el desarrollo del modelo para la generación de simulaciones, a fin de producir imágenes que unen las observaciones del telescopio y las reconstrucciones derivadas de modelos teóricos.

La imagen presentada en la reciente publicación es la que mejor describe el trabajo. Para crearla, los universitarios primero generaron lo que llaman una imagen sintética usando la teoría de la relatividad general de Einstein, y otras sobre el comportamiento del agujero negro y el plasma circundante.

Para elaborarlas le indican a la computadora poner un agujero negro que está rotando en el centro, una distribución de plasma de gas a su alrededor. Se añaden las ecuaciones de Einstein y de Maxwell para que calcule cómo evoluciona en este escenario, proceso llamado magneto hidrodinámica relativista.

Lo que hemos aprendido haciendo la comparación de observaciones y simulaciones, es que el gas y los campos magnéticos que son muy fuertes cerca de M87 naturalmente generan una emisión en el polo de este y los campos magnéticos se van a respirar; esto se llama jet, que es donde las partículas son aceleradas a velocidades cercanas a las de la luz, manifestó.

El investigador mencionó que ahora es posible usar estas imágenes para probar más teorías de gravedad, revisar diferentes configuraciones de agujeros negros, campos magnéticos, eléctricos, etcétera, gracias al sistema de simulaciones desarrollado en la UNAM.

Además, se puede probar la física de plasmas donde se estudian sus propiedades, las del gas, del campo magnético y cómo las partículas que viven en el disco de acreción ganan energía y la emiten en forma de fotones (partícula de luz).

También la posibilidad de proponer soluciones teóricas para explicar los fenómenos que se presentan en los agujeros negros y el comportamiento del plasma.