Un agujero negro listo para su primer plano

Newswise: cuando los científicos dieron a conocer la primera imagen histórica de un agujero negro de la humanidad en 2019, que mostraba un núcleo oscuro rodeado por un aura ardiente de materia que caía hacia él, pensaron que les esperaban imágenes e información aún más ricas para ser extraídas de los datos.

Las simulaciones predijeron que, escondido detrás del resplandor del resplandor naranja difuso, debería haber un anillo de luz delgado y brillante creado por fotones lanzados alrededor de la parte posterior del agujero negro por su intensa gravedad.

Un equipo de investigadores dirigido por el astrofísico Avery Broderick utilizó sofisticados algoritmos de imágenes para “remasterizar” esencialmente las imágenes originales del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87.

“Apagamos el foco para ver las luciérnagas”, dijo Broderick, profesor asociado del Perimeter Institute y la Universidad de Waterloo. “Pudimos hacer algo profundo: resolver una firma fundamental de la gravedad alrededor de un agujero negro”.

Esencialmente, “desprendiendo” elementos de las imágenes, dice el coautor Hung-Yi Pu, profesor asistente en la Universidad Nacional Normal de Taiwán, “el entorno alrededor del agujero negro puede revelarse claramente”.

Para hacer esto, el equipo utilizó un nuevo algoritmo de imágenes dentro del marco de análisis THEMIS del Event Horizon Telescope (EHT) para aislar y extraer la característica de anillo distintivo de las observaciones originales del agujero negro M87, así como para detectar la huella reveladora de un poderoso chorro saliendo del agujero negro.

Los hallazgos de los investigadores confirman las predicciones teóricas y ofrecen nuevas formas de explorar estos objetos misteriosos, que se cree que residen en el corazón de la mayoría de las galaxias.

Durante mucho tiempo, los agujeros negros se consideraron invisibles hasta que los científicos los sacaron de su escondite con una red global de telescopios, el EHT. Usando ocho observatorios en cuatro continentes, todos apuntando al mismo lugar en el cielo y unidos entre sí por sincronización de nanosegundos; Los investigadores de EHT observaron dos agujeros negros en 2017.

La colaboración EHT reveló por primera vez el agujero negro supermasivo en M87 en 2019 y luego, en 2022, el agujero negro relativamente pequeño pero tumultuoso en el corazón de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, llamado Sagitario A* (o Sgr A*). Los agujeros negros supermasivos ocupan el centro de la mayoría de las galaxias y concentran una cantidad increíble de masa y energía en un espacio pequeño. El agujero negro M87, por ejemplo, es dos cuatrillones (es decir, dos seguidos de 15 ceros) veces más masivo que la Tierra.

La imagen del M87 que los científicos dieron a conocer en 2019 fue un hito, pero los investigadores sintieron que podían refinar la imagen y obtener nueva información trabajando de manera más inteligente, no más difícil. Aplicaron nuevas técnicas de software para reconstruir los datos originales de 2017 en busca de fenómenos que las teorías y los modelos predijeron que acechaban bajo la superficie. La nueva imagen resultante muestra el anillo de fotones, compuesto por una serie de subanillos progresivamente más nítidos, que el equipo luego apiló para obtener la imagen completa.

“El enfoque que tomamos fue aprovechar nuestra comprensión teórica de cómo se ven estos agujeros negros para construir un modelo personalizado para los datos de EHT”, dijo Dominic Pesce, miembro del equipo del Centro de Astrofísica. Harvard y Smithsonian. “Este modelo descompone la imagen reconstruida en los dos elementos que más nos interesan, para que podamos estudiar los dos elementos individualmente en lugar de mezclarlos”.

El resultado fue posible porque el EHT es un “instrumento computacional en esencia”, dijo Broderick, presidente de la familia John Archibald Wheeler Delaney en Perimeter Institute. “Depende tanto de los algoritmos como del acero. Los desarrollos algorítmicos de última generación nos permitieron probar las características clave de la imagen mientras renderizamos el resto en la resolución nativa del EHT.

Los hallazgos de los investigadores se publicaron el 16 de agosto en El diario astrofísico.