14 de diciembre de 2021
El interferómetro del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLTI de ESO) ha obtenido las imágenes más profundas y nítidas hasta la fecha de la región alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Las nuevas imágenes se acercan 20 veces más de lo que era posible antes del VLTI y han ayudado a los astrónomos a encontrar una estrella nunca antes vista cerca del agujero negro. Al rastrear las órbitas de las estrellas en el centro de nuestra Vía Láctea, el equipo ha realizado la medición más precisa hasta ahora de la masa del agujero negro.
“ Queremos aprender más sobre el agujero negro en el centro de la Vía Láctea, Sagitario A *: ¿Qué tan masivo es exactamente? ¿Gira? ¿Las estrellas a su alrededor se comportan exactamente como esperamos de la teoría de la relatividad general de Einstein? La mejor manera de responder a estas preguntas es seguir las estrellas en órbitas cercanas al agujero negro supermasivo. Y aquí demostramos que podemos hacer eso con una precisión más alta que nunca ”, explica Reinhard Genzel, director del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Garching, Alemania, que recibió el Premio Nobel en 2020 por Sagitario A * investigar. Los últimos resultados de Genzel y su equipo, que amplían su estudio de tres décadas de estrellas que orbitan el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, se publican hoy en dos artículos en Astronomía y Astrofísica .
En una búsqueda para encontrar aún más estrellas cerca del agujero negro, el equipo, conocido como la colaboración GRAVITY, desarrolló una nueva técnica de análisis que les ha permitido obtener las imágenes más profundas y nítidas hasta ahora de nuestro Centro Galáctico. “ El VLTI nos brinda esta increíble resolución espacial y con las nuevas imágenes llegamos más profundo que nunca. Estamos asombrados por su cantidad de detalles y por la acción y la cantidad de estrellas que revelan alrededor del agujero negro ”, explica Julia Stadler, investigadora del Instituto Max Planck de Astrofísica en Garching, quien dirigió los esfuerzos de imágenes del equipo durante su tiempo en MPE. Sorprendentemente, encontraron una estrella, llamada S300, que no se había visto anteriormente, lo que muestra lo poderoso que es este método cuando se trata de detectar objetos muy débiles cerca de Sagitario A *.
Con sus últimas observaciones, realizadas entre marzo y julio de 2021, el equipo se centró en realizar mediciones precisas de las estrellas a medida que se acercaban al agujero negro. Esto incluye la estrella S29, que posee el récord, que hizo su aproximación más cercana al agujero negro a fines de mayo de 2021. Lo pasó a una distancia de solo 13 mil millones de kilómetros, aproximadamente 90 veces la distancia entre el Sol y la Tierra, a la asombrosa velocidad de 8740. kilómetros por segundo. Nunca se ha observado que ninguna otra estrella pase tan cerca o viaje tan rápido alrededor del agujero negro.
Las mediciones e imágenes del equipo fueron posibles gracias a GRAVITY, un instrumento único que la colaboración desarrolló para el VLTI de ESO, ubicado en Chile. GRAVITY combina la luz de los cuatro telescopios de 8,2 metros del Very Large Telescope (VLT) de ESO mediante una técnica llamada interferometría. Esta técnica es compleja, "pero al final se llega a imágenes 20 veces más nítidas que las de los telescopios VLT individuales, revelando los secretos del Centro Galáctico", dice Frank Eisenhauer de MPE, investigador principal de GRAVITY.
“ Seguir estrellas en órbitas cercanas alrededor de Sagitario A * nos permite sondear con precisión el campo gravitacional alrededor del agujero negro masivo más cercano a la Tierra, probar la relatividad general y determinar las propiedades del agujero negro ” , explica Genzel. Las nuevas observaciones, combinadas con los datos previos del equipo, confirman que las estrellas siguen caminos exactamente como los predice la Relatividad General para los objetos que se mueven alrededor de un agujero negro con una masa de 4,30 millones de veces la del Sol. Esta es la estimación más precisa de la masa del agujero negro central de la Vía Láctea hasta la fecha. Los investigadores también lograron ajustar la distancia a Sagitario A *, encontrando que está a 27 000 años luz de distancia.
Para obtener las nuevas imágenes, los astrónomos utilizaron una técnica de aprendizaje automático, llamada Teoría del campo de información . Hicieron un modelo de cómo pueden verse las fuentes reales, simularon cómo las vería GRAVITY y compararon esta simulación con observaciones de GRAVITY. Esto les permitió encontrar y rastrear estrellas alrededor de Sagitario A * con una profundidad y precisión incomparables. Además de las observaciones de GRAVITY, el equipo también utilizó datos de NACO y SINFONI , dos antiguos instrumentos del VLT, así como mediciones del Observatorio Keck y el Observatorio Gemini de NOIRLab en los EE. UU.
GRAVITY se actualizará a finales de esta década a GRAVITY +, que también se instalará en el VLTI de ESO y aumentará aún más la sensibilidad para revelar estrellas más débiles aún más cerca del agujero negro. El equipo tiene como objetivo eventualmente encontrar estrellas tan cerca que sus órbitas sientan los efectos gravitacionales causados por la rotación del agujero negro. El próximo Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, en construcción en el desierto chileno de Atacama, permitirá al equipo medir la velocidad de estas estrellas con una precisión muy alta. “ Con los poderes de GRAVITY + y del ELT combinados, podremos averiguar qué tan rápido gira el agujero negro ” , dice Eisenhauer. “ Nadie ha podido hacer eso hasta ahora. "
Más información
Esta investigación se presentó en dos artículos de la Colaboración GRAVITY que aparecerán en Astronomy & Astrophysics .
El equipo autor del artículo "La distribución de masa en el Centro Galáctico a partir de la astrometría interferométrica de múltiples órbitas estelares" ( doi: 10.1051 / 0004-6361 / 202142465Horrobin (Colonia), L. Jochum (ESO Chile), L. Jocou (IPAG), A. Kaufer (ESO Chile), P. Kervella (LESIA), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrère (LLESIA), J .-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), D. Lutz (MPE), T. Ott (MPE), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), O. Pfuhl (ESO y MPE), S. Rabien (MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), J. Shangguan (MPE), T. Shimizu (MPE), S. Scheithauer (MPIA), J. Stadler (MPE) , O. Straub (MPE), C. Straubmeier (Colonia), E. Sturm (MPE), LJ Tacconi (MPE), KRW Tristram (ESO Chile), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO), S. Yazici MPE y Colonia) y A. Young (MPE).
El equipo autor del artículo "Imágenes profundas del Centro Galáctico con GRAVEDAD" ( doi: 10.1051 / 0004-6361 / 202142459Le Conte Hall, Universidad de California, Berkeley, EE. UU.), S. Gillessen (MPE), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO Chile), G. Heißel (LESIA), T. Henning (MPIA), S . Hippler (MPIA), M. Horrobin (Colonia), A. Jiménez-Rosales (MPE), L. Jochum (ESO Chile), L. Jocou (IPAG), A. Kaufer (ESO Chile), P. Kervella (LESIA ), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrère (LESIA), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), D. Lutz (MPE), T. Ott (MPE), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), O. Pfuhl (ESO y MPE), S. Rabien (MPE), J. Shangguan (MPE), T. Shimizu (MPE), S. Scheithauer (MPIA), J. Stadler (MPE, O. Straub (MPE), C. Straubmeier (Colonia), E. Sturm (MPE), LJ Tacconi (MPE), KRW Tristram (ESO Chile), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), I. Waisberg (Departamento de Física de Partículas y Astrofísica , Instituto de Ciencias Weizmann,
El Observatorio Europeo Austral (ESO) permite a los científicos de todo el mundo descubrir los secretos del Universo en beneficio de todos. Diseñamos, construimos y operamos observatorios de clase mundial en tierra, que los astrónomos usan para abordar preguntas interesantes y difundir la fascinación por la astronomía, y promover la colaboración internacional en astronomía. Establecida como organización intergubernamental en 1962, en la actualidad ESO cuenta con el apoyo de 16 Estados miembros (Austria, Bélgica, República Checa, Dinamarca, Francia, Finlandia, Alemania, Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, España, Suecia, Suiza y Reino Unido), junto con el estado anfitrión de Chile y con Australia como Socio Estratégico. La sede de ESO y su centro de visitantes y planetario, ESO Supernova, se encuentran cerca de Múnich en Alemania, mientras que el desierto de Atacama chileno, un lugar maravilloso con condiciones únicas para observar el cielo, alberga nuestros telescopios. ESO opera tres sitios de observación: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope y su Very Large Telescope Interferometer, así como dos telescopios topográficos, VISTA que trabaja en el infrarrojo y el VLT Survey Telescope de luz visible. También en Paranal, ESO albergará y operará el Cherenkov Telescope Array South, el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. Junto con socios internacionales, ESO opera APEX y ALMA en Chajnantor, dos instalaciones que observan los cielos en el rango milimétrico y submilimétrico. En Cerro Armazones, cerca de Paranal, estamos construyendo “el ojo más grande del mundo en el cielo”: el telescopio extremadamente grande de ESO. Desde nuestras oficinas en Santiago,
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