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ALMA revela intenso campo magnético próximo a agujero negro supermasivo
Jueves 16 de Abril de 2015

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) reveló la existencia de un campo magnético extremadamente intenso, cuya fuerza supera la de cualquier hallazgo hecho a la fecha y se asemeja mucho al horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo. Esta nueva observación ayudará a los astrónomos a comprender la estructura y el proceso de formación de estos cuerpos gigantes que habitan los centros de las galaxias y a entender cómo funcionan los chorros de plasma de alta velocidad que suelen observarse en sus polos. Los resultados de este estudio se publicarán el 17 de abril de 2015 en la revista Science.

Los agujeros negros supermasivos, cuyas masas por lo general superan en miles de millones de veces la de nuestro Sol, se encuentran en el corazón de casi todas las galaxias del Universo. Estos cuerpos pueden acumular grandes cantidades de materia a su alrededor y generar un disco. Si bien casi toda esta materia es tragada por el agujero negro, parte de ella puede llegar a escapar justo antes de desintegrarse, para ser lanzada hacia el espacio a una velocidad cercana a la de la luz, produciendo un chorro de plasma. Los astrónomos todavía no entienden muy bien este fenómeno, aunque la teoría es que hay fuertes campos magnéticos muy cercanos al horizonte de sucesos que desempeñan un papel fundamental en el proceso al ayudar a la materia a eludir la irresistible atracción de la oscuridad.

Representación artística del disco protoplanetario que circunda la joven estrella MWC 480.

Esta ilustración artística muestra el entorno de un agujero negro supermasivo como los que suele haber en el centro de muchas galaxias. El agujero negro está rodeado por un brillante disco de acreción que se alimenta de material muy caliente y, más lejos, por un toroide de polvo. También suele haber larguísimos chorros de material que salen a gran velocidad de ambos polos del agujero. En las observaciones hechas con ALMA se detectó un campo magnético muy intenso cerca del agujero negro, en la base de los chorros, fenómeno probablemente relacionado con la producción de los chorros y su colimación. Crédito: ESO/L. Calçada | Descargar imagen

Hasta ahora solo se habían detectado campos magnéticos débiles y alejados de los agujeros negros (a varios años luz de distancia)[1]. En este estudio, astrónomos de la Universidad Tecnológica de Chalmers y del Observatorio Espacial Onsala, en Suecia, usaron ALMA para detectar señales directamente relacionadas con un intenso campo magnético muy cercano al horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo, en la distante galaxia PKS 1830-211. Es decir, exactamente donde la materia es abruptamente expulsada del agujero negro en forma de chorros.

El equipo midió la fuerza del campo magnético estudiando la forma en que se polariza la luz que lo atraviesa.

"La polarización es una característica importante de la luz que se aprovecha mucho en la vida cotidiana, por ejemplo, en los lentes de sol o los lentes 3D de los cines", señala Iván Martí-Vidal, autor principal del estudio. "Cuando se produce en forma natural, la polarización puede usarse para medir campos magnéticos, ya que la luz cambia su polarización cuando viaja a través de un medio magnetizado. En este caso, la luz que detectamos con ALMA había viajado a través de material muy cercano al agujero negro, un lugar lleno de plasma altamente magnetizado", agrega.

Esta ilustración artística muestra el entorno de un agujero negro supermasivo como los que suele haber en el centro de muchas galaxias. El agujero negro está rodeado por un brillante disco de acreción que se alimenta de material muy caliente y, más lejos, por un toroide de polvo. También suele haber larguísimos chorros de material que salen a gran velocidad de ambos polos del agujero. En las observaciones hechas con ALMA se detectó un campo magnético muy intenso cerca del agujero negro, en la base de los chorros, fenómeno probablemente relacionado con la producción de los chorros y su colimación. Crédito: ESO/L. Calçada

Los astrónomos aplicaron una nueva técnica de análisis que habían desarrollado para los datos de ALMA y descubrieron que la dirección de la polarización de la radiación proveniente del centro de PKS 1830-211 había rotado [2]. Se trata de las longitudes de onda más cortas jamás utilizadas en este tipo de estudio, lo cual permite estudiar las regiones muy cercanas al agujero negro central [3].

"Encontramos claras señales de una rotación de la polarización cientos de veces superior a la más elevada que se haya detectado en el Universo", explica Sebastien Muller, coautor del estudio. "Nuestro hallazgo es un salto gigante en cuanto a la frecuencia de observación; esto, gracias a ALMA y a la distancia del agujero negro donde se estudió el campo magnético, situado apenas a algunos días luz del horizonte de eventos. Estos resultados, entre otros que provendrán de estudios similares, nos ayudarán a comprender qué ocurre exactamente en las inmediaciones de los agujeros negros supermasivos", explica.

Notas

[1] Se han detectado campos magnéticos much o más débiles en las cercanías del relativamente inactivo agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. Observaciones recientes han revelado también débiles campos magnéticos en la galaxia activa NGC 1275, detectados en longitudes de onda milimétricas.

[2] Los campos magnéticos generan la rotación Faraday, que hace que la polarización rote de diferentes maneras en diferentes longitudes de onda. La manera en que esta rotación depende de la longitud de onda nos da información sobre el campo magnético de la zona.

[3] Las observaciones de ALMA se hicieron en una longitud de onda de aproximadamente un milímetro, mientras que las investigaciones anteriores se hicieron en longitudes de onda de radio mucho más largas. Solo la luz de las longitudes de onda milimétricas puede escapar de la región cercana al agujero negro, ya que las radiaciones de onda más largas son absorbidas.

Información adicional

Esta investigación se describe en un artículo titulado "A strong magnetic field in the jet base of a supermassive black hole" ('Un intenso campo magnético en la base del chorro de un agujero negro supermasivo'), que se publicará en la revista Science el 16 de abril de 2015.

El equipo está conformado por I. Martí-Vidal (Departamento de Ciencias de la Tierra y del Espacio, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Suecia), S. Muller (Onsala Space Observatory), W. Vlemmings (Onsala Space Observatory), C. Horellou (Onsala Space Observatory) y S. Aalto (Onsala Space Observatory).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI) en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

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Correo electrónico: vfoncea@alma.cl

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