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El telescopio Webb podría ayudar a los astrónomos a penetrar en un gran agujero negro

los primeras fotos De Telescopio espacial James Webb (JWST) está fuera, y ahora sabemos de lo que es capaz un telescopio. El martes, la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense lanzaron una nueva era de exploración espacial que responderá a algunos de los desconcertantes misterios del universo, incluido lo que sucede a su alrededor. agujeros negros supermasivos.

Una imagen en particular – archivo quinteto de stephan – fue interesante el huevo de Pascua: Los flujos de salida de un agujero negro supermasivo consumen material cerca de él. Si bien Webb no ha observado directamente el agujero negro, la evidencia indirecta es emocionante. Pero actualmente solo un observatorio puede observar directamente los agujeros negros: Colaboración del telescopio Event Horizon.

EHT nos dio un archivo Primera foto de la historia Un agujero negro en 2019 fue seguido este año solo por una imagen de un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra Vía Láctea. Sagitario A*Sgr se abrevia A* (pronunciado «A star»).

¡Sorpresa! Había núcleos galácticos activos escondidos aquí. NASA, ESA, CSA, STScI

Telescopio espacial James Webb y agujeros negros

Con sus herramientas calibradas y listas para usar, JWST tiene una máquina apretada agenda En su primer año de observación. En solo sus primeros cinco meses de uso activo, el telescopio espacial examinará la evolución de las galaxias, los sistemas de exoplanetas, la formación de estrellas, el núcleo galáctico activo y más, mientras los científicos compiten por los codiciados períodos de tiempo que monitorean en el telescopio. Pero si las condiciones son las adecuadas, el EHT y el JWST podrían colaborar para decirnos más sobre los agujeros negros de lo que ha sido posible hasta ahora.

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Mientras que físicos como Carl Schwarzschild usaron la teoría de la relatividad de Albert Einstein para proponer agujeros negros hace más de un siglo, los astrónomos comenzaron a entender más sobre ellos hace relativamente poco tiempo, incluida su prevalencia.

«Durante los últimos 20 años, hemos aprendido que los agujeros negros son la base de todas las galaxias masivas». jonel walshastrónomo de la Universidad Texas A&M inverso.

Walsh está liderando un proyecto que usa JWST para observar cómo las estrellas giran alrededor del agujero negro supermasivo M87, que es el tema de la primera imagen de EHT.

«Mediremos los movimientos de las estrellas muy cerca del agujero negro y, por lo tanto, aprenderemos sobre la masa del agujero negro y este objeto mucho mejor que antes», dice. «Usando JWST, podremos mejorar esto en un factor de dos o tres, esencialmente sondear más cerca de un agujero negro que antes».

La primera imagen de Sgr A* ha proporcionado una mirada sin precedentes al agujero negro supermasivo más cercano. Colaboración del telescopio Event Horizon

Estudia el centro de nuestra galaxia

Nuestro agujero negro supermasivo local también ocupa un lugar destacado en la lista de objetivos del JWST. En combinación con las observaciones de ondas de radio del EHT, los astrónomos esperan que los ojos infrarrojos del JWST sean la clave para resolver algunos de los misterios que descubrieron cuando el EHT fotografió a Sgr A* por primera vez. Esto incluye algunas observaciones tentadoras del vórtice de plasma sobrecalentado fuera del horizonte de eventos de singularidad.

Si bien JWST no es lo suficientemente potente como para proporcionarnos imágenes reales de un agujero negro como el recipiente EHT, aún puede monitorear la actividad proveniente de la región fuera de un agujero negro supermasivo, dice. kazunori akiyamaastrofísico del Observatorio Haystack del MIT y miembro del Consorcio EHT.

Muchos agujeros negros supermasivos están rodeados por los llamados discos de acreción, que se forman cuando el material de su entorno es succionado hacia adentro y se arremolina en un disco de plasma, o gas y polvo protegido, que se mueve casi a la velocidad de la luz. Es un entorno tan duro que los científicos solo pueden adivinar cómo funciona la física en el interior, incluso cuando las observaciones recientes sugieren que el disco de acreción probablemente alberga nuevos fenómenos extraños.

Por ejemplo, cuando los científicos de EHT estaban observando a Sagitario A*, en el centro de nuestra galaxia, pudieron ver el disco de acreción girando y girando sutilmente durante una noche, dice Akiyama. Pero aún más interesantes son las fuertes erupciones provenientes del disco de acreción, que los astrónomos no habían observado previamente alrededor del agujero negro. Es probable que sea evidencia de poderosas fuerzas ocultas en acción.

«Realmente no sabemos por qué ocurren las erupciones alrededor de SagA*», dice Akiyama. inverso.

Los nuevos conocimientos obligaron a los astrónomos a considerar que su conocimiento de la física del entorno hostil alrededor de un agujero negro era incompleto.

«De hecho, esto ha matado a muchos modelos, incluido el que mejor se adapta a nosotros en este momento», dice Akiyama.

Pero con el segundo conjunto de ojos infrarrojos de JWST, los astrónomos podrán obtener observaciones del disco de acreción del agujero negro en múltiples longitudes de onda de luz y durante períodos más largos.

«Probablemente podamos comparar cómo se relaciona la actividad del infrarrojo cercano con la compleja dinámica de gas capturada por el EHT», dice Akiyama. «Esto es algo muy emocionante».

El telescopio de rayos X Chandra de la NASA tomó imágenes de las salidas de Sgr A* antes de las observaciones del EHT. Rayos X: NASA/CXC/SAO; Infrarrojo: NASA/HST/STScI. Recuadro: Radio (Colaboración EHT)

mirar al vacío

Hay muchos misterios en torno a los agujeros negros. Uno de los que han surgido en los últimos años, dice Walsh, son indicios de que los agujeros negros ejercen efectos sutiles pero poderosos no solo en su entorno inmediato, sino en galaxias enteras.

«En cierto modo, la galaxia anfitriona, en escalas mucho más grandes… sabes que hay un agujero negro ahí fuera, y se afectan entre sí», dice.

Los mecanismos físicos que vinculan a los dos son poco conocidos en la actualidad, algo que los telescopios más potentes pueden ayudarnos a deducir. Al usar JWST para observar cómo se mueven las estrellas dentro de galaxias distantes, Walsh espera obtener mejores conocimientos sobre estas conexiones de largo alcance entre las galaxias y los agujeros negros masivos que las mantienen unidas.

El Telescopio James Webb debería ayudar a los astrónomos a estudiar los agujeros negros de formas más fundamentales, como simplemente encontrar más de ellos. Es probable que nuestra lista de agujeros negros supermasivos esté lejos de estar completa, dice Walsh, y hay muchos monstruos de este tipo en el universo. Con los agujeros negros supermasivos en los libros, los astrónomos pueden comenzar estudios más precisos sobre cómo se ven y cómo se comportan. Y con el EHT buscando nuevos objetivos de agujeros negros para la imagen, JWST pronto podrá proporcionar objetivos perfectos para nuestra próxima imagen de agujero negro.

«Sería muy beneficioso continuar intentando y presionando para encontrar la mayor cantidad de agujeros negros en el universo local y tratar de llenar el extremo de la escala de masas de los agujeros negros», dice Walsh. «Tenemos muchas preguntas allí».