Tomada la primera imagen de los campos magnéticos que limitan un agujero negro

Casi dos años después de mostrar al mundo la primera imagen de un agujero negro, la colaboración científica que hizo posible esa histórica hazaña ha captado un nuevo detalle del objeto cósmico: los campos magnéticos que envuelven los límites del agujero negro. 

El agujero negro, que tiene una masa de 6.500 millones de veces la del Sol, está en el centro de la galaxia masiva Messier 87 (M87), en la constelación de Virgo, a 55 millones de años luz.

Para tomar la primera imagen de este lejano agujero negro se utilizó el Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT, en sus siglas en inglés), una red de ocho observatorios situados en distintos puntos del globo -lo que equivale a tener un telescopio virtual tan grande como la Tierra, capaz de medir la longitud de una tarjeta de crédito en la superficie de la Luna-. 

Ahora, esa misma colaboración que involucra a más de 300 científicos del mundo ha observado por primera vez cómo se ve con luz polarizada el enorme objeto que hay en el centro de M87, unas imágenes claves para explicar cómo la galaxia puede lanzar chorros energéticos desde el núcleo.

"Lo que vemos es una evidencia crucial para entender cómo se comportan los campos magnéticos alrededor de los agujeros negros, y cómo la actividad en esta región tan compacta del espacio puede impulsar poderosos chorros que se extienden mucho más allá de la galaxia", explica Monika Moscibrodzka, coordinadora del grupo de trabajo de polarimetría del EHT y profesora asistente en la Universidad de Radboud (Países Bajos).

Los agujeros negros, imaginados a inicios del siglo XX por el físico Albert Einstein y teorizados por Stephen Hawking en los años setenta a partir de la radiación que emiten, son una masiva concentración de materia comprimida en un área pequeña que genera un campo gravitatorio que engulle todo lo que le rodea, incluida la luz.

Estos objetos cósmicos están delimitados por lo que se conoce como "horizonte de sucesos", que es el punto de no retorno a partir del cual nada escapa de su atracción y en cuyos aledaños giran aglomeraciones de gas aproximadamente en una órbita circular. 

La ya famosa imagen que tomaron los científicos en abril de 2019 mostraba una estructura brillante similar a un anillo con una región central oscura: la sombra del agujero que, desde entonces, los científicos del EHT no han dejado de investigar hasta descubrir que una fracción significativa de la luz que rodea al agujero negro M87 está polarizada.

Este trabajo "es un hito importante", asegura Iván Martí-Vidal, coordinador del grupo de trabajo de polarimetría del EHT e investigador de la Universidad de Valencia, porque "la polarización de la luz transporta información que nos permite comprender mejor la física detrás de la imagen que vimos en abril de 2019, algo que antes no era posible". 

La luz se polariza cuando pasa por ciertos filtros, como las lentes de las gafas de sol polarizadas, o cuando se emite en regiones calientes del espacio donde hay campos magnéticos.

Así, igual que las gafas polarizadas reducen los reflejos y el deslumbramiento que provocan las superficies brillantes, los astrónomos pueden obtener una visión más precisa de la región que hay alrededor del agujero negro estudiando cómo se polariza la luz que se origina en ella. 

Por eso, apunta Andrew Chael, miembro de la colaboración EHT e investigador del Centro para Ciencias Teóricas de la Universidad de Princeton (EEUU), "las imágenes polarizadas recién publicadas son clave para entender cómo el campo magnético permite que el agujero negro 'coma' materia y lance potentes chorros".

La mayoría de la materia que hay cerca del borde de un agujero negro acaba precipitándose en él, pero algunas de las partículas circundantes escapan momentos antes de la captura y son lanzadas al espacio a grandes distancias en forma de chorros que en el caso de M87 se extienden hasta 5.000 años luz desde su centro y que hasta ahora los astrónomos no sabían explicar.

Gracias a la nueva imagen del agujero negro y su sombra en luz polarizada, han podido estudiar por primera vez la región que hay justo fuera del agujero negro.

"Las observaciones sugieren que los campos magnéticos del borde del agujero negro son lo suficientemente fuertes como para tirar del gas caliente, haciendo que resista la atracción gravitatoria. Solo el gas que se desliza a través del campo puede entrar en espiral hacia el horizonte de sucesos", concluye Jason Dexter, de la Universidad de Colorado Boulder (EEUU) y coordinador del Grupo de Trabajo de Teoría del EHT.