Cuando la radio galaxia gigante Messier 87 (M 87) desató un torrente de radiación gamma y flujo de radio, una colaboración internacional de 390 científicos estaba observando. Informan sobre el descubrimiento en la edición de esta semana de Science Express.
Los resultados dan la primera evidencia experimental de que las partículas se aceleran a energías extremadamente altas en las inmediaciones de un agujero negro supermasivo y luego emiten los rayos gamma observados. Los rayos gamma tienen energías un billón de veces más altas que la energía de la luz visible.
Matthias Beilicke y Henric Krawczynski, ambos físicos de la Universidad de Washington en St. Louis, coordinaron el proyecto utilizando la colaboración del Sistema de matriz de telescopio de imágenes de radiación muy enérgica (VERITAS). El esfuerzo involucró tres conjuntos de telescopios de 12 metros (39 pies) a 17 metros (56 pies), que detectan rayos gamma de muy alta energía, y la matriz de línea de base muy larga (VLBA) que detecta ondas de radio con un alto espacio precisión.
“Habíamos programado observaciones de rayos gamma de M 87 en un estrecho esfuerzo cooperativo con los tres principales observatorios de rayos gamma VERITAS, H.E.S.S. y MAGIC, y tuvimos suerte de que ocurriera una llamarada de rayos gamma extraordinaria justo cuando se observó la fuente con el VLBA y su impresionante poder de resolución espacial ”, dijo Beilicke.
"Solo combinar las observaciones de radio de alta resolución con las observaciones de rayos gamma VHE nos permitió ubicar el sitio de producción de rayos gamma", agregó R. Craig Walker, científico del personal del Observatorio Nacional de Radioastronomía en Socorro, Nuevo México .
M 87 se encuentra a una distancia de 50 millones de años luz de la Tierra en el cúmulo de galaxias Virgo. El agujero negro en el centro de M 87 es seis mil millones de veces más masivo que el Sol.
El tamaño de un agujero negro no giratorio viene dado por el radio de Schwarzschild. Todo, materia o radiación, que se encuentre dentro de un radio de Schwarzschild del centro del agujero negro será tragado por él. El radio de Schwarzschild del agujero negro supermasivo en M 87 es comparable al radio de nuestro Sistema Solar.
En el caso de algunos agujeros negros supermasivos, como en M 87, la materia en órbita y acercándose al agujero negro genera salidas altamente relativistas, llamadas chorros. La materia en los chorros se aleja del agujero negro, escapando de su fuerza gravitacional mortal. Los chorros son algunos de los objetos más grandes del Universo, y pueden alcanzar miles de años luz desde la vecindad del agujero negro hasta el medio intergaláctico.
La emisión de rayos gamma de muy alta energía del M 87 se descubrió por primera vez en 1998 con los telescopios Cherenkov HEGRA. "Pero incluso hoy, M 87 es una de las 25 fuentes fuera de nuestra galaxia que emiten rayos gamma [de muy alta energía]", dice Beilicke.
Las nuevas observaciones ahora muestran que la aceleración de partículas y la posterior emisión de rayos gamma puede ocurrir en el mismo "chorro interno", a menos de aproximadamente 100 radios de Schwarzschild lejos del agujero negro, que es un espacio extremadamente estrecho en comparación con el extensión total del jet o la galaxia.
Además de VERITAS y el VLBA, el Sistema estereoscópico de alta energía (H.E.S.S.) y los principales observatorios de rayos gamma Cherenkov de imágenes de rayos gamma atmosféricos (MAGIC) estuvieron involucrados en estas observaciones.
Título de imagen principal: Concepción de los artistas del núcleo interno de M87: agujero negro, disco de acreción y chorros internos. Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Segunda imagen: Imagen VLA a gran escala de M87: el círculo blanco indica el área dentro de la cual los telescopios de rayos gamma podrían indicar los muy enérgicos rayos gamma que se emitían. Para reducir aún más la ubicación se requiere el VLBA. CRÉDITO: NRAO / AUI / NSF
Collage: En la parte superior izquierda, una imagen VLA de la galaxia muestra los chorros emisores de radio a una escala de aproximadamente 200,000 años luz. Los aumentos posteriores avanzan más cerca del núcleo de la galaxia, donde reside el agujero negro supermasivo. En la concepción del artista (fondo). El agujero negro ilustrado en el centro es aproximadamente el doble del tamaño de nuestro Sistema Solar, una fracción minúscula del tamaño de la galaxia, pero con una capacidad de unos seis mil millones de veces la masa del Sol. Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Fuentes: Ciencias y el Observatorio Nacional de Radioastronomía, vía Eurekalert.
