Cuando los científicos dieron a conocer la primera imagen histórica de la humanidad de un agujero negro en 2019, que representaba un núcleo oscuro rodeado por un aura ardiente de material que caía hacia él, creían que había imágenes e ideas aún más ricas esperando ser sacadas de los datos.
Las simulaciones predicen que, oscurecido por ese brillo anaranjado brillante, debería existir un anillo de luz delgado y brillante creado por fotones arrojados alrededor de 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 , publicado 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 adoptamos implicó aprovechar nuestra comprensión teórica de cómo se ven estos agujeros negros para construir un modelo personalizado para los datos de EHT», dice Dominic Pesce, coautor del estudio con sede en el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian y miembro de la colaboración EHT. «Nuestro modelo descompone la imagen reconstruida en las dos piezas que más nos importan, de modo que podamos estudiar ambas piezas individualmente en lugar de combinarlas».
El resultado fue posible porque el EHT es un «instrumento computacional en su esencia», dice Avery Broderick, quien dirigió el estudio y ocupa la Cátedra John Archibald Wheeler de la Familia Delaney en el Perimeter Institute. «Es tan dependiente de los algoritmos como del acero. Los desarrollos algorítmicos de vanguardia nos han permitido probar las características clave de la imagen mientras renderizamos el resto en la resolución nativa del EHT».
Para lograr este resultado, el equipo empleó un software de imágenes que desarrollaron llamado THEMIS, que les permitió aislar las distintas características de los anillos de las observaciones originales del agujero negro M87*, así como revelar la huella reveladora de un poderoso chorro que sale disparado desde el 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».
Los agujeros negros se consideraron invisibles durante mucho tiempo hasta que los científicos los sacaron de su escondite con una red de telescopios que abarca todo el mundo conocida como EHT. Usando ocho observatorios en cuatro continentes, todos apuntando al mismo punto en el cielo y conectados entre sí con una sincronización de nanosegundos, los investigadores del 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 comparativamente 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 (eso es un dos seguido de 15 ceros) veces más masivo que la Tierra.
La imagen M87* que los científicos dieron a conocer en 2019 fue un descubrimiento histórico, pero los investigadores sintieron que aún podían afinar aún más la imagen y obtener nuevos conocimientos. Al aplicar su nueva técnica de software a los datos originales de 2017, el equipo pudo enfocar el poder restrictivo de los datos en los fenómenos que las teorías y los modelos predicen que acechan debajo de la superficie.
La técnica recientemente desarrollada ahora está mostrando su promesa en los datos EHT existentes de 2017.
«A medida que continuamos agregando más telescopios y construimos el EHT de próxima generación, la mayor calidad y cantidad de datos nos permitirá imponer restricciones más definitivas en estas firmas de las que solo ahora estamos vislumbrando por primera vez», dice co -autor Paul Tiede, astrofísico de CfA y miembro de EHT en la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard.
