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Nueva tecnología agudiza imágenes de agujeros negros

Newswise – Cambridge, Massachusetts. – 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, creían que les esperaban imágenes e información aún más ricas.

Las simulaciones predicen que, oscurecido por este resplandor anaranjado brillante, debería haber un anillo de luz delgado y brillante creado por fotones lanzados desde la parte posterior del agujero negro por su intensa gravedad.

Ahora, un equipo de investigadores ha combinado predicciones teóricas y sofisticados algoritmos de imágenes para «remasterizar» las imágenes originales del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87*, capturadas por primera vez por el Event Horizon Telescope (EHT) en 2019. Sus hallazgos, publicados hoy en El diario astrofísico, son consistentes con 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.

«El enfoque que tomamos fue aprovechar nuestra comprensión teórica de cómo se ven estos agujeros negros para crear un modelo personalizado para los datos de EHT», dice dominique pesceun coautor del estudio basado en Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian y miembro de la colaboración EHT. «Nuestro 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», dice Avery Broderick, quien dirigió el estudio y ocupa la Cátedra de la Familia John Archibald Wheeler Delaney en el 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.

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Para lograr este resultado, el equipo utilizó un software de imágenes que desarrollaron llamado THEMIS, que les permitió aislar distintas características del anillo de las observaciones originales del agujero negro M87*, así como revelar la huella reveladora de un poderoso chorro que sopla hacia afuera. del 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».

Durante mucho tiempo se pensó que los agujeros negros eran invisibles hasta que los científicos los sacaron de su escondite con una red global de telescopios conocida como EHT. Usando ocho observatorios en cuatro continentes, todos apuntando al mismo punto 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. Más tarde, en 2022, revelaron 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 los centros de la mayoría de las galaxias, acumulando una increíble cantidad de masa y energía en un pequeño espacio; el agujero negro M87*, por ejemplo, es 2 cuatrillones (es decir, dos seguidos de 15 ceros) veces más masivo que la Tierra.

La imagen M87* que los científicos dieron a conocer en 2019 fue un hallazgo histórico, pero los investigadores sintieron que aún podían refinar la imagen y obtener nueva información. Al aplicar su nueva técnica de software a los datos originales de 2017, el equipo pudo enfocar el poder vinculante de los datos en los fenómenos que las teorías y los modelos predicen que acechan debajo de la superficie.

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La técnica recientemente desarrollada apenas muestra su promesa en los datos EHT existentes de 2017.

«A medida que agregamos más telescopios y construimos el EHT de próxima generación, la mayor calidad y cantidad de datos nos permitirá imponer restricciones más definitivas sobre estas firmas de las que solo ahora tenemos nuestros primeros atisbos», declara el coautor. Pablo TiedeAstrofísico de CfA y miembro EHT de la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard.

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Sobre el Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian

El Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian es una colaboración entre Harvard y el Smithsonian diseñada para hacer, y finalmente responder, las preguntas más grandes sin respuesta de la humanidad sobre la naturaleza del universo. El Centro de Astrofísica tiene su sede en Cambridge, MA, con instalaciones de investigación en los Estados Unidos y en todo el mundo.