La increíble historia detrás de la primera imagen de un agujero negro

Por primera vez, los científicos capturaron una imagen directa de un agujero negro, lo que nos permitió ver algo que se pensaba que era invisible.

Un agujero negro es invisible por naturaleza. Una de las predicciones más extrañas que se desprenden de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, un agujero negro no emite ninguna radiación que podamos detectar y se traga todo lo que cae sobre él, tanto la materia como la luz.

Entonces, puede parecer paradójico hablar de capturar una imagen de un agujero negro, pero esta es exactamente la misión del Event Horizon Telescope (EHT). Hoy, 10 de abril de 2019, pasará a la historia el día en que los científicos de EHT lanzaron la primera imagen directa de un agujero negro.

No es uno de nuestros propios centros galácticos, sino que está en el centro de la galaxia M87, un residente del grupo vecino de galaxias Virgo, que alberga varios billones de estrellas. Esta es la primera vez en la historia que los astrónomos han visto la forma de un horizonte de eventos. Es un mapa de gravedad sin precedentes en su punto más fuerte, que involucra a cientos de astrónomos, ingenieros y científicos de todo el mundo.

“Esto es realmente algo que nadie ha visto antes y, de hecho, nunca imaginamos que sería posible”, dice Priyamvada Natarajan, astrónomo de la Universidad de Yale. No es parte de la colaboración EHT, pero estudia cómo nacen y evolucionan los agujeros negros supermasivos. “Es algo que se ha movido del reino de la imaginación al real”.

Los astrónomos creen que casi todas las grandes galaxias, incluida la Vía Láctea, contienen un agujero negro supermasivo en su centro. El agujero negro M87 pesa 6.500 millones de veces la masa del Sol, lo que lo convierte en uno de los agujeros negros supermasivos más grandes conocidos. La imagen EHT muestra el plasma brillante, materia en la que los átomos han eliminado electrones por una intensa fricción, que rodea el agujero negro, con la “sombra” en el centro que revela la forma y el tamaño del propio horizonte de sucesos.

En un sentido muy real, la influencia gravitacional de un agujero negro es la forma en que podemos verlo y esto es exactamente lo que revela la imagen EHT. La forma asimétrica de la materia muestra tanto la forma en que el plasma gira alrededor del horizonte de eventos, como la forma en que la distorsión gravitacional del espacio-tiempo afecta la trayectoria de la luz emitida por el material. La forma del horizonte de eventos de M87 está exactamente en línea con las predicciones de la relatividad general, incluida una estimación de la velocidad a la que gira el agujero negro.

La teoría de los agujeros negros, incluida la naturaleza de los agujeros negros astronómicos reales, ha sido desarrollada por un gran número de investigadores en el último siglo. En 2000, el astrónomo Dimitrios Psaltis de la Universidad de Arizona y su equipo descubrieron cómo ver el horizonte de eventos de un agujero negro. Hoy en día, es uno de los líderes del lado teórico de EHT, y dice que la imagen es una prueba asombrosa de que Einstein tenía razón.

Sin embargo, las implicaciones de esta imagen van más allá de probar la relatividad general. “Un agujero negro recolecta materia y crece al comer esa materia”, dice Becky Smethurst, astrónoma de la Universidad de Oxford. A veces, las presiones se vuelven tan grandes alrededor del agujero negro que pueden arrojar el material al viento antes de que alcance el horizonte de eventos, y la energía que expulsa afecta a la galaxia en su conjunto. En otras palabras, lo que sucede en el horizonte de eventos puede influir en la distribución de átomos en toda una galaxia. Esto incluye los tipos de átomos responsables de la vida tal como la conocemos en la Tierra, lo que significa que los agujeros negros pueden incluso jugar un papel en nuestra propia existencia.

“Incluso si estoy interesado en lo que está sucediendo a gran escala, todo se reduce a lo que está sucediendo en una escala muy pequeña”, dice Smethurst.

La imaginación a pequeña escala presenta muchos desafíos. A pesar de su enorme masa, el agujero negro del M87 podría caber dentro del sistema solar; Dado que la galaxia está a 53,5 millones de años luz de distancia, los astrónomos necesitan una gran cantidad de telescopios para observarla, detectando radiación con una longitud de onda de 1,3 mm. Y necesitan una gran cantidad de almacenamiento informático, que afortunadamente se ha vuelto lo suficientemente barato como para permitir que los científicos de datos de EHT compren discos del tamaño de un petabyte para grandes cantidades de datos de cada telescopio.

La fase inicial del EHT en 2017 consistió en ocho observatorios que operaban en concierto, formando una gama global de telescopios con suficiente potencia por primera vez en la historia para ver la luz emitida desde el borde de un agujero negro. Estos telescopios están ubicados en los EE. UU. (Tanto en el continente como en Hawái), Europa, Chile y la Antártida.

EHT también notó a Sagitario A *, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Sin embargo, nuestra galaxia es mucho más “desordenada” que M87, lo que significa que hay mucho más gas y polvo ocultando la imagen. La colaboración aún procesa cómo atenuar los efectos de la materia entre el sistema solar y el centro galáctico. Para ayudar con este proceso, otros cuatro observadores se están uniendo a EHT.

“Cuando Apolo [8] regresó y tomó una foto de la Tierra, tuve este maravilloso momento de ver una imagen que nunca antes se había visto ”, dice Psaltis, agregando que la primera imagen de un agujero negro podría tener un peso emocional similar”. Es algo que nos inspira y nos emociona “.

Natarajan está de acuerdo. “Los agujeros negros tienen esta atracción gravitacional increíble para nosotros. Es sorprendente que vivamos en un momento exacto en el que aprendemos tanto sobre los agujeros negros”.

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