Agujero Negro

El mundo de la ciencia está expectante ante la presentación este miércoles de “un resultado de impacto” del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), que se desvela en seis ruedas de prensa simultáneas y que podría tratarse de la presentación de la primera imagen de un agujero negro.

“Hemos visto lo que creíamos invisible. Este es un logro increíble”, celebraron los investigadores al presentar el hito.

La histórica fotografía, obtenida a partir de una red ocho observatorios situados en distintos puntos del mundo, consiste en un anillo con una mitad más luminosa que la otra, que corresponde al agujero negro supermasivo ubicado en el centro de la galaxia M87, a 53,3 millones de años luz de la Tierra.

“Estamos dando a la Humanidad la primera imagen de un agujero negro; es una puerta de salida de nuestro Universo”, manifestó Sheperd S. Doeleman, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian y director de proyecto del EHT. El científico destacó que es “una proeza científica sin precedentes lograda por un equipo de más de 200 investigadores”.

Un agujero negro es un objeto celeste que posee una masa extremadamente importante en un volumen muy pequeño. En comparación, es como si la Tierra estuviera comprimida en un dedal o el sol únicamente midiera 6 kilómetros de diámetro, explicó recientemente Guy Perrin, astrónomo del Observatorio de París-PSL.

Hasta ahora, los agujeros negros habían sido teorizados, modelizados e incluso detectados mediante pruebas indirectas, pero nunca observados.

Los dos agujeros negros estudiados desde ocho puntos de la Tierra por el proyecto son del tipo supermasivos: se hallan en el centro de las galaxias y su masa está comprendida entre un millón y miles de millones de veces la del sol.

Uno, Sagitario A*, se halla en el centro de la Vía Láctea, a 26.000 años luz de la Tierra. Su masa equivale a 4,1 millones de veces la del Sol. Su radio mide una décima parte de la distancia entre la Tierra y el Sol.

El otro es uno de los agujeros negros más masivos de los que se conocen, con una masa 6.000 millones de veces superior a la del sol y 1.500 a la de Sgr A*. Está situado a 50 millones de años luz de la Tierra, en el centro de la galaxia M87.

Bajo el efecto de la enorme atracción gravitacional, las estrellas más cercanas a estos “monstruos” son achatadas, estiradas y dislocadas y su gas se calienta a temperaturas extremas.

El físico John Archibald Wheeler inventó el término “agujero negro” en los años 1960, aunque no son agujeros ni negros, pero su nombre ha influido en el imaginario colectivo.

Según la ley de la relatividad general publicada en 1915 por Albert Einstein, que permite explicar su funcionamiento, la atracción gravitacional de estos “monstruos” cósmicos es tal que no se les escapa nada: ni la materia, ni la luz, sea cual sea su longitud de onda.

Por lo tanto, no se pueden observar directamente. Además, la fuerza de gravedad que emana del agujero negro es tan fenomenal que no se ha logrado recrear en laboratorio.

¿Qué es un agujero negro?

Hasta ahora, los agujeros negros habían sido teorizados, modelizados e incluso detectados mediante pruebas indirectas, pero nunca observados. Esa espera terminó este miércoles, con el anuncio del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), que logró captar la primera imagen de uno de estos “monstruos” del espacio.

Un agujero negro es un objeto celeste que posee una masa extremadamente importante en un volumen muy pequeño. Como si la Tierra estuviera comprimida en un dedal o el sol únicamente midiera 6 km de diámetro, explicó recientemente a la AFP Guy Perrin, astrónomo del Observatorio de París-PSL.

El físico John Archibald Wheeler inventó el término “agujero negro” en los años 1960, aunque no son agujeros ni negros, pero su nombre ha influido en el imaginario colectivo.

Según la ley de la relatividad general publicada en 1915 por Albert Einstein, que permite explicar su funcionamiento, la atracción gravitacional de estos “monstruos” cósmicos es tal que no se les escapa nada: ni la materia, ni la luz, sea cual sea su longitud de onda. Y si la luz, que es lo que más rápido viaja en nuestro Universo no puede salir, entonces nada podrá hacerlo.

“Es un lugar donde incluso el tiempo y el espacio cambian de definición, ¡es un objeto ideal para los autores de ciencia ficción!”, según la youtubera francesa Florence Porcel, dedicada a la divulgación científica.

“El abismo negro”, filme de Disney estrenado en 1979, es una “versión muy de ‘parque de atracciones’ sobre los agujeros negros, pero tuvo el mérito de popularizarlos entre las generaciones que lo vieron”, explica Philippe Guedj, periodista del sitio francés PointPop. La película es un disparate en el que dentro del agujero negro hay ángeles y demonios.

En “Interstellar”, dirigida por Christopher Nolan, un grupo de astronautas trata de salvar a la humanidad, y un padre “rejuvenece” en el espacio hasta el punto de ser más joven que su hija, que permanece en la Tierra. La cinta es elogiada por tener en cuenta los avances teóricos de la astronomía.

¿Cómo poder verlos si son invisibles?

Los astrónomos buscan observar este “monstruo” por contraste, es decir, gracias al fondo brillante que forma la materia que lo envuelve.

Por lo tanto, no se pueden observar directamente. Además, la fuerza de gravedad que emana del agujero negro es tan fenomenal que no se ha logrado recrear en laboratorio.

Bajo el efecto de la enorme atracción gravitacional, las estrellas más cercanas a estos “monstruos” son achatadas, estiradas y dislocadas y su gas se calienta a temperaturas extremas.

¿Cuántos tipos de agujeros negros hay?

Se distinguen por su tamaño. Los estelares son los que tienen masas comparables a la del Sol y radios de decenas o cientos de kilómetros.

Aquellos cuyas masas son millones o hasta miles de millones de veces la masa del Sol, son los agujeros negros supermasivos de los núcleos de las galaxias.

También es posible que existan -pero todavía no los hemos detectado- agujeros negros intermedios, de centenares de miles de masas solares, y agujeros negros primordiales, formados al comienzo del Universo, con masas que podrían ser muy pequeñas.

No todas las estrellas se convierten en agujeros negros. Tan solo forman las estrellas muy masivas. Cuando agotan su combustible al final de su vida, colapsan sobre sí mismas de forma catastrófica e imparable y en su desplome forman un pozo en el espacio.

Si no son tan masivas, la materia de la que están hechas puede detener el colapso y formar una estrella moribunda que apenas brilla: una enana blanca o una estrella de neutrones.

Se cree que en la mayoría de las galaxias hay un agujero negro supermasivo en su centro y centenares de miles de agujeros negros estelares. El agujero negro conocido más cercano a la Tierra se halla a unos 3.000 años-luz de nosotros.

La expectativa mundial sobre la primera imagen de un agujero negro se disipó esta mañana a las 10, hora argentina, cuando un grupo de científicos que integran el consorcio internacional Event Horizon Telescope (EHT) develó la tan esperada fotografía.

¿Cómo se logró la foto del agujero negro y qué partículas se ven?

“La primera imagen de un agujero negro revelada esta mañana constituye la prueba más directa jamás obtenida de la existencia de estos cuerpos celestes”, explicó el astrónomo Frédéric Gueth, director adjunto del Instituto de Radioastronomía Milimétrica de Europa, que participó en el proyecto EHT, una colaboración internacional que combinó señales de ocho observatorios situados en diferentes partes del mundo y se dedicó a observar el agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia Messier87 o M87, situada a 53,3 millones de años luz de la Tierra.

Así, el telescopio Event Horizon, que no es propiamente un telescopio, sino ocho observatorios de radio conectados en una red masiva que se extiende por todo el mundo, tomaron datos durante cinco noches de 2017 dentro de un período de 10 días. Y recién ahora pudieron procesar correctamente los datos recabados y obtener una sola fotografía.

“Hemos transformado un concepto matemático, algo que se explica con fórmulas en una pizarra, en un objeto físico que se puede observar”, explicó el italiano Luciano Rezolla, profesor de Astrofísica de la Universidad Goethe de Fráncfort y parte del equipo científico responsable del hallazgo.

La investigadora polaca Monika Moscibrodzka que también estuvo en la presentación de la foto comentó: “La imagen se construyó como un rompecabezas” a partir de diferentes fotografías tomadas en cuatro días distintos por la red de telescopios funcionando como un único radiotelescopio”.

“Nada del interior puede vivir y ser transmitido al exterior (…). No puedes ver un agujero negro, pero puedes ver su sombra, que se produce cuando la luz desaparece tras el horizonte de sucesos (del agujero)”, explicó el presidente del consejo del Telescopio del Horizonte de Sucesos, Heino Flacke.

Y agregó: “Esta imagen confirma claramente los modelos de agujeros negros en rotación. Observamos exactamente lo que habíamos previsto. Esto nos satisface. La clave ahora será definir la densidad exacta de la materia que hay en torno al agujero negro, comprender mejor el campo magnético cuyo papel es fundamental y la manera en que gira la materia en el disco”.

Falcke, profesor de radioastronomía en la Universidad de Radboud en los Países Bajos, dijo: “He visto muchas imágenes hermosas [simuladas] de cómo debería verse un agujero negro. . . pero al ver esa primera imagen real, piensas que “Wow, realmente se ve así”. Fue un momento tan emotivo”.

Como es imposible ver dentro de un agujero negro porque ninguna luz o radiación electromagnética puede escapar de su abrumadora atracción gravitacional, el equipo internacional ha capturado el borde exterior del agujero negro, o “horizonte de eventos”.

¿Cómo fue posible esta hazaña?

“Durante las observaciones del Telescopio del Horizonte de Sucesos (o Event Horizon Telescope, EHT, en inglés), todos los telescopios milimétricos del planeta se unieron para realizar la misma observación, rigurosamente al mismo tiempo. Combinando todos los telescopios, una técnica denominada interferometría, se obtiene una antena virtual con un tamaño equivalente al de la Tierra”, afirmó en conferencia de prensa el científico Flacke.

Y agregó: “La unidad milimétrica resulta ser la mejor longitud de onda para el estudio de los agujeros negros puesto que atraviesa la nube de polvo que los rodea. Lo que no es el caso, por ejemplo, del infrarrojo”.

¿Qué se ve en la imagen revelada el miércoles?

La imagen muestra un anillo brillante de fotones, un anillo de fuego creado por partículas de luz que normalmente viajan en línea recta, doblado en una trayectoria circular por gravedad extrema antes de que caigan en el agujero. Dentro del anillo vemos la sombra del agujero mismo.

“Por definición, un agujero negro no puede verse. Y nunca se podrá ver. Pero sabemos que el disco de acreción –la materia que rodea el agujero negro y que comprende gas extremadamente caliente y restos de estrellas descompuestas por el entorno gravitacional– es relativamente brillante. Esta materia puede ser detectada antes de ser engullida por el agujero negro. La idea era pues observar el agujero negro por contraste”, precisó el experto.

“Lo que vemos en la imagen es la sombra del punto de ‘no retorno’ (bautizada horizonte de los sucesos) de un agujero negro sobre el disco de acreción brillante”, agregó Flacke.

Estas observaciones permitieron determinar que el agujero negro supermasivo de la galaxia M87 tenía una masa 6.500 millones de veces superior a la del sol, un radio de 22 microsegundos de arco y que giraba en el sentido de las agujas del reloj. Desde la Tierra, lo vemos a 60º.

La expectativa ahora se centra en ampliar estos estudios para seguir tomando imágenes cada vez más precisas de estos objetos montruosos del cosmos.

“El Telescopio del Horizonte de Sucesos seguirá evolucionando en los próximos años, sobre todo con la integración de nuevos telescopios al proyecto: Noema, la segunda estación más sensible, implantada en los Alpes franceses, y el Greenland, en Groenlandia”, resaltó el científico.

Luciano Rezolla, profesor de Astrofísica de la Universidad Goethe de Fráncfort y parte del equipo científico responsable del hallazgo vivió emocionado toda la presentación de la imagen: “Hemos transformado un concepto matemático, algo que se explica con fórmulas en una pizarra, en un objeto físico que se puede observar”.

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