La galaxia M87 se hizo famosa cuando, en 2019, el Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés) obtuvo una imagen del agujero negro supermasivo que alberga su núcleo. Mucho más masiva que nuestra Vía Láctea, de las regiones centrales de M87 emerge un chorro de material que se desplaza casi a la velocidad de la luz y que se extiende mucho más allá que la propia galaxia. Ahora, un grupo científico internacional ha observado cómo este chorro es canalizado por la presencia de un campo magnético y adquiere una estructura de doble hélice. El hallazgo, publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters, ha sido posible gracias al radiointerferómetro Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) del Observatorio Nacional de Radioastronomía de Estados Unidos (NRAO).

Las imágenes revelaron que el campo magnético mantiene la forma helicoidal hasta una distancia de unos 3 300 años-luz desde el agujero negro supermasivo. Aunque se habían detectado este tipo de configuraciones del campo magnético en otras galaxias, nunca se había observado a distancias tan lejanas del agujero negro central.

“Obtuvimos imágenes de muy alta calidad a varias longitudes de onda de la galaxia M87 usando el VLA, y eso nos permitió reconstruir la estructura tridimensional del campo magnético del chorro por primera vez –afirma Alice Pasetto, investigadora de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) que encabeza el trabajo–. El material de este chorro traza una doble hélice, una estructura muy similar a la molécula de ADN”.

Imagen obtenida con el VLA del chorro en M87. El chorro en esta imagen tiene una longitud de unos 8000 años-luz. En la imagen se puede apreciar claramente la estructura de doble hélice en la parte interna del chorro, que se origina en el punto brillante a la izquierda y que constituye luz emitida desde el núcleo de la galaxia, donde reside un agujero negro supermasivo. / Pasetto et al., Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

M87 es una galaxia elíptica localizada a unos 55 millones de años-luz de la Tierra. Su agujero negro supermasivo, con unos 6 500 millones de veces la masa del Sol, constituye uno de los objetos de este tipo mejor conocidos. El EHT no solo produjo la primera imagen del mismo sino que, a principios de este año, nuevas imágenes mostraron el campo magnético en las cercanías del horizonte de sucesos del agujero negro.

Pasetto y sus colaboradores usaron el VLA para estudiar los detalles del campo magnético a gran escala por medio del análisis de la polarización de la luz en radio. Esta propiedad de la luz está directamente relacionada con la dirección del campo magnético en el lugar en que fue emitida, y pudieron crear un mapa del mismo a lo largo del chorro con un grado de detalle sin precedentes. Emplearon el VLA en su configuración más extendida, para obtener las imágenes de mayor resolución jamás obtenidas del chorro de esta galaxia.

“Esperamos que el campo magnético adopte una configuración helicoidal muy cerca del agujero negro, y pensamos que, de hecho, esta configuración es lo que permite que el material salga canalizado en un chorro muy estrecho. Pero no esperábamos encontrar que esta configuración helicoidal se mantenga a tanta distancia del centro de la galaxia”, afirma José Luis Gómez, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el trabajo.

El campo magnético debería debilitarse con la distancia al agujero negro, de modo que la estructura helicoidal inicial debería perderse. Sin embargo, el equipo científico sugiere que, en este caso, inestabilidades presentes en el chorro pueden reordenar el campo magnético y mantener la estructura hasta distancias muy lejanas. Estas inestabilidades producen regiones de alta presión en el material, lo que comprime las líneas de campo magnético y aumenta su intensidad.

Los resultados apuntan a que esta interacción entre inestabilidades en el chorro y el campo magnético es lo que produce la estructura de doble hélice observada. “Si esto ocurre en M87, es posible que ocurra también en otros chorros similares impulsados por otras galaxias –afirma Carlos Carrasco González, radioastrónomo de la UNAM que participa en el trabajo–. M87 es una galaxia relativamente cercana a nosotros y su chorro es muy potente, lo que lo convierte en un objeto ideal para un estudio detallado. Su estudio nos ayuda a entender el fenómeno de los chorros relativistas, que está presente en multitud de objetos astronómicos en el universo, no solo las galaxias activas”.

Referencia

A. Pasetto et al. Reading M87ʼs DNA: A Double Helix Revealing a Large-scale Helical Magnetic Field. The Astrophysical Journal Letters, diciembre de 2021. DOI: 10.3847/2041-8213/ac3a88

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