Grupo EHT-VLBI

El grupo ha realizado importantes contribuciones a la obtención de imágenes estáticas a escala del horizonte de sucesos de M87* y Sgr A* con el EHT, lo que ha permitido avanzar en los estudios sobre sus propiedades y procesos físicos fundamentales.

Basándose en esta experiencia, el objetivo científico actual de esta línea es:

• Extraer información sobre la variabilidad temporal de los flujos de acreción, las estructuras del campo magnético, las erupciones, los puntos calientes y el giro de Sgr A* y M87*, mediante la reconstrucción de imágenes dinámicas

Principales hitos de la Colaboración EHT (2023-2025). Izquierda: detección de la estructura de polarización a escala del horizonte en Sgr A* [1]. Derecha: imágenes a escala anual de M87 a partir de datos observacionales del EHT de 2017 a 2021 [2]. Crédito: EHT Collaboration

Para ello, el grupo desarrolla técnicas de reconstrucción dinámica de observaciones de interferometría de muy larga base (VLBI) basadas en redes neuronales de última generación, como kine. Principalmente, emplea los datos a 230 GHz y 345 GHz de M87* y SgrA* de las campañas de observación del EHT llevadas a cabo entre 2017 y 2026. Próximamente, esperan aplicar estas técnicas también a los datos de la futura Antena del Horizonte de Sucesos de Tenerife (TEA) y la propuesta de misión Black Hole Explorer (BHEX) en las que están plenamente involucrados.

Tras el éxito del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), ya está en marcha el desarrollo de su nueva generación, el next-generation EHT (ngEHT). La Antena del Horizonte de Sucesos de Tenerife (TEA), que se instalará en el Observatorio del Teide, será la primera antena del proyecto en España y el primer radiotelescopio dedicado exclusivamente a la interferometría de línea de muy larga base (VLBI).  Los objetivos en torno a TEA y el ngEHT son:

• Liderar la construcción y puesta en marcha de TEA, para permitir la obtención de imágenes de agujeros negros con mayor sensibilidad, cadencia y fidelidad y un seguimiento a largo plazo.
• Desarrollar un proceso de calibración multifrecuencia para ngEHT
• Ampliar kine, el algoritmo de reconstrucción de imágenes
• Desarrollar métodos de reconstrucción de imágenes a gran escala utilizando unidades de procesamiento gráfico (GPU) y computación de alto rendimiento (HPC)

Observatorios del Teide, emplazamiento de la futura TEA-ngEHT. Crédito: Daniel López /IAC

El desarrollo técnico de TEA está coordinado científicamente por el Grupo EHT-VLBI del IAA-CSIC y se lleva a cabo conjuntamente con el Observatorio Astrofísico Smithsoniano (SAO), con el apoyo in situ en el Observatorio del Teide proporcionado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

Los objetivos científicos de esta línea son:

• Comprobar si los modelos de acreción en su entorno inmediato reproducen correctamente los mecanismos por los que los agujeros negros devoran materia
• Comprobar si la gravedad en las proximidades de los agujeros negros sigue la relatividad general o requiere de modelos alternativos para su correcta descripción

Ejemplos de simulaciones GRMHD centradas en las observaciones del EHT de Sgr A*. Los paneles muestran la dependencia de la frecuencia de futuras ampliaciones del EHT (paneles superiores) y los efectos de dispersión (paneles inferiores). Crédito: EHT Collaboration

Para ello, el grupo compara observaciones del diámetro del anillo, la elipticidad y la estructura de polarización de M87* y Sgr A*, así como de la rotación de Faraday en los entornos de plasma que los rodean, por un lado, con simulaciones de magnetohidrodinámica relativista general (GRMHD), que incluyen distintos regímenes de acreción como SANE (Standard and Normal Evolution) y MAD (Magnetically Arrested Disk); y, por otro lado, con parametrizaciones de desviaciones no-Kerr, destinadas a explorar posibles modificaciones de la geometría del espacio-tiempo más allá de la relatividad general.

Los núcleos activos de galaxias (AGNs), como los blazars, contienen agujeros negros supermasivos, que emiten chorros muy estrechos de partículas a velocidades extremadamente altas y que se detectan en ondas de radio.

En torno a estos fenómenos, los objetivos científicos son:

• Comprender la formación, colimación y aceleración de los chorros relativistas
• Caracterizar la estructura del campo magnético desde el disco de acreción del agujero negro hasta el chorro relativista
• Conectar la física de formación del chorro relativista a escala del horizonte de sucesos con su evolución y efectos observables (rayos gamma y neutrinos) a escalas galácticas

M87* y su chorro, que abarca más de cinco órdenes de magnitud en escala. La imagen compuesta en infrarrojo del JWST/NIRCam (0,9, 1,5 y 3,6 μm mapeadas a RGB; Röder et al. 2025) revela el chorro multicomponente a escala de kpc, mientras que el recuadro del EHT a 1,3 mm muestra el anillo brillante y polarizado linealmente a escala del horizonte de sucesos. Crédito: J. Röder, M. Wielgus et al.; EHT Collaboration

El grupo lleva a cabo un amplio programa, principalmente observacional, basado en datos de radio multifrecuencia, milimétricos y submilimétricos, que abarcan desde longitudes de onda centimétricas hasta submilimétricas.

El grupo utiliza datos observacionales del EHT; del Global Millimeter VLBI Array (GMVA), coordinado por el Instituto Max Planck de Radioastronomía (Alemania) y el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, Estados Unidos); del Very Long Baseline Array (VLBA) y del Karl G. Jansky Very Large Array (JVLA), ambos operados por el NRAO; del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situado en el desierto de Atacama (Chile) y operado conjuntamente por NRAO, Observatorio Europeo Austral (ESO) y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ); el telescopio de 30m del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM, Francia); y de RadioAstron, una misión espacial de radioastronomía liderada por el Centro Astro Espacial de Rusia y lanzada al espacio en 2011. Asimismo, participan en los programas Blazars Entering the Astrophysical Multi-Messenger Era (BEAM-ME) y Monitoring Of Jets in Active galactic nuclei with VLBA Experiments (MOJAVE).

Además, utilizan datos complementarios procedentes de observatorios espaciales como el Swift, el Fermi y el Chandra de la NASA, junto con el AstroSat de la India, para proporcionar un contexto de rayos X y alta energía a los estudios VLBI sobre las erupciones y la emisión de los chorros, así como observaciones del telescopio espacial James Webb (JWST) como contexto infrarrojo/óptico para los estudios de la subestructura del chorro de M87.