Estas son las primeras imágenes de agujeros negros en la historia

En 1783 John Michell postuló que podrían haber objetos en el espacio con una gravedad tan potente que no se podría escapar de ellos ni siquiera viajando a la velocidad de la luz. Años después, en 1915, Einstein llegó con su teoría de la relatividad, reforzando con sus ecuaciones matemáticas la idea de que en realidad sí podrían existir este tipo de objetos en el universo.

Desde entonces, a pesar de que por definición los agujeros negros son “invisibles” (ni siquiera la luz puede escapar de ellos), varios científicos han intentado mostrarnos cómo en realidad luciría uno de estos. El primero de ellos fue Jean-Pierre Luminet en 1978. En ese entonces, a pesar de que muchos astrónomos no creían en la existencia de los agujeros negros, Luminet realizó una simulación en una computadora de IBM que luego tuvo que dibujar con sus propias manos, como si fuese una impresora humana.


Jean-Pierre Luminet

El siguiente gran intento por darnos una idea de cómo luciría un agujero negro se dio en “Interestelar”. Esta es una de las imágenes más cautivantes de la película, en ella podemos ver a Gargantúa, un agujero negro de cien millones de masas solares, que rota rápidamente y está rodeado por un disco de acreción (compuesto por gas y polvo) que ve su luz distorsionada por el intenso campo gravitacional. Dato extra con spoiler, esta es la escena en la que Murph envejece mucho más rápido que Cooper.

Lograr estas imágenes no hubiera sido posible sin el apoyo científico del premio nobel de física Kip Thorne, quien desempeñó un rol importantísimo para alcanzar un alto realismo científico, algo que la prensa internacional catalogó como “una simulación con precisión sin precedentes”.


Gargantúa, agujero negro en la película Interestelar/ Captura de pantalla

Sin embargo, a pesar de todos estos intentos y de numerosas pruebas astrofísicas, nunca se ha visto que un humano haya podido fotografiar un agujero negro, hasta ahora. El Event Horizon Telescope (EHT) acaba de publicar la primera fotografía de un agujero negro de la historia.

¿Cómo se captura un objeto que por definición es “invisible”?

Hay dos formas básicas en que podemos detectar un agujero negro. La primera de ellas es por su influencia gravitatoria. Por ejemplo, en el centro de la Vía Láctea, vemos un lugar vacío donde todas las estrellas están girando alrededor como si estuvieran orbitando una masa realmente densa. Ahí es donde está el agujero negro supermasivo Sagitario A*.

¿No te quedó claro? Imagina a una pareja de recién casados bailando en medio de un salón, las luces se apagan poco a poco hasta que casi no notas al sujeto vestido de negro. La novia vestida de blanco sí será visible, pero parecerá estar bailando con una especie de hombre invisible. Esto no puede ser así, por lo que suponemos que hay algo ahí que no estamos viendo del todo. Este es el papel que tomaría un agujero negro.


Sagitario A* en rayos X / Wikimedia Commons

La segunda forma en que podemos detectar estos objetos es observando la materia que lo rodea. A medida que el gas y polvo cae dentro del agujero negro se asienta en un disco alrededor de él, calentándose muchísimo y produciendo luz que luego podemos ver con ayuda de nuestros telescopios.

Este es el método que el EHT viene usando desde 2017 para lograr la tan esperada fotografía. La clave es apuntar hacia un agujero negro que no esté demasiado lejos y cuyo horizonte de sucesos, aquél límite en el que la atracción gravitatoria de un objeto masivo se vuelve tan grande que hace que el escape sea imposible, sea lo suficientemente grande.

El EHT apuntando hacia Sagitario A* y Messier 87

¿Dónde se halla un agujero negro con estas características? Pues existen dos opciones: la primera se encuentra en el centro de nuestra propia galaxia, Sagitario A* y la segunda en Messier 87, un agujero negro supermasivo a 55 millones de años luz. A pesar de su relativa cercanía y su gran masa de cuatro millones de soles, está en realidad tan lejos que el tamaño aparente de su horizonte de sucesos es equivalente al de una naranja en la superficie de la Luna. Fotografiar algo tan pequeño es casi imposible, se necesitaría un telescopio del tamaño de la Tierra.

Esto es precisamente lo que ha logrado el EHT. A pesar que sus siglas en español significan “Telescopio de Horizonte de Sucesos”, no está compuesto por un solo telescopio, sino una red mundial de ellos que simulan todo un observatorio entero del tamaño de nuestro planeta.

Cada una de estas antenas recibe y graba las ondas de radio originadas en el entorno de Sagitario A*. Los datos registrados se combinan y crean una imagen del horizonte de sucesos de este agujero negro; algo que solo es posible si los telescopios están completamente sincronizados. Es importante mencionar que el EHT también lleva apuntando sus antenas hacia Messier 87.

Si no te parece suficiente, la cantidad de datos grabados durante las observaciones es tan grande  que no puede transmitirse a través de Internet. Estamos hablando de que cada telescopio recolecta 64GB de datos por segundo, algo que con el tiempo sumaría varios petabytes de información. Por eso los datos se graban en discos duros y se envían por avión a una gran instalación para su procesamiento. Esto tomó varios meses.


ALMA / ESO

Cuando la información llega al centro, una supercomputadora combina los datos de todas las antenas, reproduciéndolos, sincronizándolos, calibrándolos y teniendo en cuenta el retardo de las ondas entre sí al llegar a cada uno de los telescopios. Los datos resultantes pueden utilizarse para obtener imágenes con exquisito detalle. Cuantas más antenas se añadan al EHT, y cuanto más separadas estén entre sí, más detallada y fidedigna será la imagen del horizonte de sucesos.

La fotografía definitiva

Luego de dos años de observaciones e intenso trabajo, la imagen más esperada de las últimas semanas está aquí.


Messier 87, un agujero negro supermasivo a 55 millones de años luz ubicado en la constelación de Virgo. Primera fotografía de un agujero negro en la historia / EHT

Esta es la primera fotografía de un agujero negro de la historia. Mírala bien. A pesar que no es tan extravagante como seguramente estabas esperando, podría ayudarnos a responder algunas preguntas tan elementales como si los agujeros negros tienen el tamaño correcto que indican las ecuaciones de Einstein, cómo está alineado su disco de acreción, si su horizonte de sucesos es circular o no e incluso entender mejor cómo emiten radiación. Estas respuestas podrían transformar nuestra comprensión de los agujeros negros, de la gravedad e incluso del universo.

 

 

Adrian Díaz
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma


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