Using observations from 2017 and 2018, the Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration has deepened our understanding of the supermassive black hole at the center of Messier 87 (M87*). If you read English or Dutch, I highly recommend checking out the official press release: M87* One Year Later: Catching the Black Hole’s Turbulent Accretion Flow, of het nieuws in de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA): Gas bij zwart gat M87 spiraliseert tegen draairichting in. I am proud to be quoted in the official press release, acknowledging the time and effort I devoted to that project. I performed statistical analyses to compare general relativistic magnetohydrodynamic (GRMHD) simulations with observations of M87*. My contribution was instrumental in identifying that the EHT data is inconsistent with tilted models.
I would also like to take this opportunity to acknowledge the contributions of Wanga Mulaudzi, Koushik Chatterjee, and Aristomenis Yfantis in running, raytracing, and analyzing our simulations. Special thanks to Marin Kruis for writing an exceptionally strong bachelor’s thesis and providing valuable insights into the multi-year evolution of M87* using GRMHD simulations.
I created the following translation for my family and the Spanish speaking community:
Capturando el Turbulento Plasma que Rodea al Agujero Negro M87*
Seis años después de la histórica publicación de la primera imagen de la sombra de un agujero negro, la Colaboración del Event Horizon Telescope (EHT) revela un nuevo análisis del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87, conocido como M87*. Este análisis combina observaciones realizadas en 2017 y 2018, y revela nuevos conocimientos sobre la estructura y la dinámica del plasma cerca del agujero negro. Ese plasma es 100 millones de veces más caliente que la superficie del Sol. Este estudio permite el análisis basado en más de 120.000 imágenes simuladas por supercomputadores. El equipo confirmó que el eje de rotación del agujero negro M87* apunta en dirección opuesta a la Tierra y demostró que la turbulencia del plasma alrededor del agujero negro juega un papel importante para explicar el cambio entre las imágenes de 2017 y 2018. Los hallazgos, publicados en Astronomy & Astrophysics, nos ayudan a comprender la compleja dinámica en los entornos de los agujeros negros.
Esta investigación representa un avance significativo en nuestra comprensión de los procesos extremos que gobiernan los agujeros negros y sus entornos, y proporciona nuevos conocimientos teóricos sobre algunos los fenómenos más misteriosos del universo. “El plasma alrededor de los agujeros negros es turbulento y dinámico”, afirma Hung-Yi Pu, profesor adjunto de la Universidad Normal Nacional de Taiwán. “Dado que podemos tratar las observaciones de 2017 y 2018 como mediciones independientes, podemos estudiar los alrededores del agujero negro con una nueva perspectiva”.
Las observaciones de 2018 confirman la presencia del anillo luminoso detectado por primera vez en 2017, cuyo diámetro coincide con las predicciones teóricas de la sombra de un agujero negro con una masa 6.500 millones de veces la del Sol. Cabe destacar que la región más brillante del anillo se ha desplazado 30 grados en sentido antihorario. “El desplazamiento de la región más brillante del anillo es una consecuencia natural de la turbulencia del plasma alrededor del agujero negro”, explica Abhishek Joshi, candidato a doctorado en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. “En nuestra interpretación teórica original de las observaciones de 2017, predijimos que la región más brillante probablemente se desplazaría en sentido antihorario. ¡Estamos muy felices de ver que las observaciones de 2018 confirmaron esta predicción!”.
El hecho de que el anillo permanezca más brillante en la parte inferior nos dice mucho sobre la orientación del agujero negro. Bidisha Bandyopadhyay, investigadora postdoctoral de la Universidad de Concepción, agrega: “La ubicación de la región más brillante en 2018 también refuerza nuestra interpretación previa de la orientación del agujero negro a partir de las observaciones de 2017: ¡el eje de rotación del agujero negro apunta en dirección opuesta a la Tierra!”.
Utilizando imágenes generadas por supercomputadoras, el equipo evaluó los modelos de M87* con datos de las observaciones de 2017 y 2018. “El plasma puede girar en la misma dirección en la que gira el agujero negro o en la dirección opuesta. Descubrimos que es más probable que el último caso coincida con las observaciones gracias a su turbulencia relativamente mayor”, explica León Sosapanta Salas, candidato a doctorado en la Universidad de Ámsterdam. “El análisis de los datos de M87* de años posteriores (2021 y 2022) ya está en marcha y promete proporcionar restricciones estadísticas sólidas y conocimientos más profundos sobre la naturaleza del plasma que rodea al agujero negro M87*”.
Más información
La colaboración EHT involucra a más de 400 investigadores de África, Asia, Europa y América del Norte y del Sur. La colaboración internacional trabaja para capturar las imágenes de agujeros negros más detalladas obtenidas mediante la creación de un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Con el apoyo de una considerable inversión internacional, el EHT conecta telescopios existentes mediante sistemas novedosos, creando un instrumento fundamentalmente nuevo con el mayor poder de resolución que se haya logrado hasta ahora.
Los telescopios individuales involucrados son ALMA, APEX, el telescopio IRAM de 30 metros, el observatorio IRAM NOEMA, el telescopio James Clerk Maxwell (JCMT), el Gran Telescopio Milimétrico (LMT), el Conjunto Submilimétrico (SMA), el Telescopio Submilimétrico (SMT), el Telescopio del Polo Sur (SPT), el Telescopio Kitt Peak y el Telescopio de Groenlandia (GLT). Los datos se correlacionaron en el Instituto Max-Planck de Radioastronomía (MPIfR) y el Observatorio Haystack del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). El posprocesamiento se realizó en colaboración con un equipo internacional en diferentes instituciones.
El consorcio EHT está formado por 13 institutos: el Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica, la Universidad de Arizona, la Universidad de Chicago, el Observatorio de Asia Oriental, la Universidad Goethe de Frankfurt, el Instituto de Radioastronomía Milimétrica, el Gran Telescopio Milimétrico, el Instituto Max Planck de Radioastronomía, el Observatorio Haystack del MIT, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, el Instituto Perimeter de Física Teórica, la Universidad Radboud y el Observatorio Astrofísico Smithsoniano.
