Los nuevos aportes de la ciencia sobre la primera imagen de un agujero negro

     Comentarios
     Comentarios

El Event Horizon o EHT lanzó la primera imagen directa de un agujero negro y su vecindario. Este agujero negro se esconde en el centro de una galaxia cercana llamada M87. Esta imagen histórica muestra un anillo de luz proveniente del gas que cae en el agujero negro.

Aunque los astrónomos han tenido pruebas sólidas de la existencia de agujeros negros masivos durante muchos años, este momento histórico marca la primera vez que se toma una imagen.

¿Qué fue lo que divisó el Telescopio Event Horizon?

El Event Horizon Telescope, o EHT, fotografió la silueta o la sombra del agujero negro en el centro de M87, una galaxia que se encuentra a 55 millones de años luz. Para hacer esta imagen, los astrónomos y los desarrolladores de  este proyecto combinaron datos de 8 telescopios diferentes en todo el mundo en un experimento que inició en abril de 2017. Los datos se tomaron a una frecuencia de 230 GHz, o una longitud de onda de 1.3 mm. Usando esto, los astrónomos han formado una imagen del agujero negro por primera vez. El anillo de fuego en la imagen del EHT es la luz del gas que cae en el horizonte de eventos, cuya sombra es el agujero oscuro en el centro. La forma exacta del anillo se debe a la forma en que la increíble gravedad del agujero negro dobla la luz a su alrededor, y la increíble velocidad a la que viaja el gas es la razón por la cual el anillo no tiene un brillo uniforme.

¿Qué tan grande es el agujero negro en el centro de M87?

Casi todas las galaxias tienen agujeros negros en sus centros, y estos pueden ser de unos pocos millones a unos miles de millones de veces la masa de nuestro Sol. Nuestra galaxia Vía Láctea, tiene un agujero negro bastante pequeño, aproximadamente 4 millones de veces más masivo que nuestro Sol. Sin embargo, el agujero negro en M87 es un monstruo, y es 6500 millones de veces la masa del Sol. El tamaño es de unos 20000 millones de km, lo que es incluso más grande que nuestro Sistema Solar.

Un agujero negro no emite ninguna luz. Entonces, ¿cómo los astrónomos lo "ven" o es su sombra?

La materia es atraída por la gravedad de un agujero negro, pero no puede caer fácilmente en ella. De hecho, forma un disco giratorio a su alrededor, a través del cual se extiende en espiral hacia el agujero negro a una velocidad extremadamente alta. Al hacerlo, la materia se calienta a temperaturas enormes, y este plasma caliente magnetizado es lo que emite la intensa radiación que vemos.

Longitudes de onda visibles de los agujeros negros

El EHT tiene una imagen de la radiación de este gas circundante a una frecuencia de 230 GHz. Sin embargo, la imagen no es tan simple como un agujero oscuro frente a un disco de gas radiante. Dado que la gravedad cerca del agujero negro es inmensa, puede desviar la trayectoria de los rayos de luz del plasma magnetizado circundante de maneras peculiares. Así que incluso la luz del gas detrás del agujero negro se dobla lo suficiente como para alcanzarnos. Esta curvatura de la luz, llamada lente gravitacional, determina la forma final del anillo y la sombra interior que el EHT ha fotografiado.

¿Por qué son tan importantes los agujeros negros y sus imágenes?

Los agujeros negros pueden probar teorías físicas como la teoría de la relatividad general de Einstein, que relaciona el movimiento de los cuerpos debido a la gravedad con la curvatura del espacio-tiempo. Ha pasado todas las pruebas en nuestro Sistema Solar (la precisión del GPS en nuestros teléfonos también es una buena prueba de la teoría), así como en otros objetos astronómicos. Todo esto se llama el caso de gravedad débil donde la curvatura del espacio-tiempo es pequeña. Lo que los astrónomos quieren hacer es probar la teoría en gravedad fuerte, donde la curvatura es mucho mayor, y ver si la teoría todavía funciona. La reciente detección de ondas gravitacionales a partir de la fusión de agujeros negros es un ejemplo de ello. Imaginar la sombra de agujeros negros súper masivos en centros galácticos es otra.

¿Por qué fue un experimento tan difícil?

El EHT tuvo que fotografiar M87 mediante la recolección de la radiación en un rango de frecuencias, y lo hizo observando a una frecuencia de 230 GHz, que corresponde a una longitud de onda de 1.3 mm. Esta frecuencia es más de 2000 veces superior a la utilizada por las estaciones de radio FM. Esta es una frecuencia bastante especial donde muchos factores se alinean favorablemente. A frecuencias mucho más bajas, la región interior del centro de M87 se vuelve más opaca y menos brillante. En frecuencias más altas, nuestra propia atmósfera impide que gran parte de la radiación ingrese. 230 GHz parece correcto.

El experimento

Los telescopios a esta frecuencia requieren un hardware de alta tecnología, funcionando en sus límites de rendimiento, incluidos los relojes atómicos de alta precisión y el backend digital.

Un telescopio lo suficientemente grande como para visualizar la sombra del agujero negro en  la M87 tendría que ser tan grande como la Tierra. Como eso podría ser un poco difícil, los astrónomos eligieron la siguiente mejor opción. Utilizando una técnica llamada interferometría, los datos de muchos telescopios distribuidos por la Tierra se combinaron de una manera especial. Esto permitió a los astrónomos hacer imágenes que muestran detalles en una escala tan fina como lo haría un solo telescopio del tamaño de la Tierra. Sin embargo, esto conlleva el costo de una enorme computación que requiere meses de procesamiento en computadoras muy poderosas.

El experimento EHT tenía ocho telescopios que operaban juntos en longitudes de onda inferiores a mm. Estos estaban tan alejados como Hawái, Estados Unidos continental, Chile, México e incluso el Polo Sur. Todos ellos tuvieron que mirar la M87 juntos al mismo tiempo y registrar sus datos. Los telescopios que funcionan juntos de esta manera se denominan conjuntamente el Telescopio Event Horizon.

Comentarios