Por primera vez, un grupo de astrónomos ha logrado capturar la imagen de un agujero negro girando en el corazón de su galaxia. Se trata del agujero negro supermasivo M87, curiosamente, el primero en ser estudiado por el astrónomo Heber Curtis en 1918.
Estas nuevas imágenes sugieren que incluso los objetos más enigmáticos del universo tienen algún tipo de rotación, al igual que las estrellas o los planetas. Después de todo, se han observado patrones en el horizonte de sucesos del M87 que corresponden con un giro continuo cada 11 años.
¿Qué significa esto? Esencialmente, el agujero negro ha estado moviéndose lento durante al menos dos décadas, unos 10 grados aproximadamente antes de volver a su posición original. Así que este hecho confirma, una vez más, la teoría de la relatividad de Einstein.
¿Por qué el agujero negro M87 está girando?
El M87 es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol y, al igual que la mayoría de los agujeros negros supermasivos, cuenta con chorros de 4.900 años luz de diámetro que se lanzan a una velocidad también cercana a la de la luz. Eso sí, dentro de la galaxia Messier 87 ubicada a 55 millones de años luz de la Tierra.
Los científicos sospechaban que la rotación del agujero negro era la que impulsaba estos chorros cósmicos. Principalmente porque varios modelos teóricos han mostrado que un giro puede ocasionar la expulsión de material a grandes velocidades. No obstante, había que probar esa teoría.
Para ello, los astrónomos analizaron imágenes capturadas por la red global de radiotelescopios entre 2000 y 2022. Las observaciones mostraron que había un ciclo recurrente de 11 años en el chorro, y que éste emergía a gran velocidad hacia arriba y hacia abajo con una amplitud de unos 10 grados. Esto quiere decir que el agujero negro sigue un patrón de rotación continuo, pero, ¿qué lo impulsa?
Más allá del agujero negro, hay un disco de acreción de gas y polvo. A medida que los materiales en inflexión orbitan alrededor, forman una estructura parecida a un disco antes de ser atraídos fatalmente hacia el interior. Pero si el agujero negro está girando, ejerce un impacto significativo en el espaciotiempo circundante y hace que los objetos cercanos sean arrastrados a lo largo de su eje de rotación, un fenómeno conocido como «arrastre de marco» y predicho en la teoría de la relatividad de Einstein.
“Se cree que las partículas cargadas en el disco producen un poderoso campo magnético y cuando el agujero negro gira, arrastra el campo consigo. Esto genera que el campo se enrolle de tal manera que acelera a las partículas lejos del agujero negro. Además, extrae la energía de la rotación del agujero negro en el proceso”.
Kazuhiro Hada, investigador del Observatorio Astronómico Nacional de Japón
En pocas palabras, aunque el material de un agujero negro está destinado a caer en él y desaparecer para siempre, una fracción es expulsada de los polos a más del 99,99% de la velocidad de la luz.
Una rotación que lo cambia todo
Estos datos proporcionan evidencia inequívoca de que el agujero negro supermasivo en M87 está girando en su galaxia, pero más allá de eso, podrían ayudarnos a mejorar nuestra comprensión de la naturaleza de los agujeros negros supermasivos.
Cuando la materia colapsa en una singularidad o en un agujero negro, se vuelve extremadamente densa con muy poco volumen. Pero aún así conserva su momento angular. Si la materia proviniera de una estrella giratoria, su velocidad de rotación aumentaría al comprimirse, de forma muy parecida a como un patinador sobre hielo gira más rápido cuando junta los brazos. Así que es posible que la rotación de un agujero negro, en el futuro, brinde información sobre los acontecimientos catastróficos que condujeron a la formación de ese objeto enigmático en el universo.
«Tras el éxito de la obtención de imágenes de agujeros negros en esta galaxia con el EHT, saber si este agujero negro está girando o no ha sido una preocupación central entre los científicos. Ahora la expectación se ha convertido en certeza. Sabemos que este monstruoso agujero negro está girando».
Kazuhiro Hada
Una cosa es segura, la rotación del M87 será objeto de estudio en las futuras investigaciones sobre los agujeros negros.
Referencias:
Precessing jet nozzle connecting to a spinning black hole in M87 https://doi.org/10.1038/s41586-023-06479-6
