Por Jonathan Amos Corresponsal de Ciencia de la BBC
Esta es la primera imagen del monstruoso agujero negro que habita en el centro de nuestra galaxia.
Es conocido como Sagitario A*, y tiene una masa cuatro millones de veces mayor que la de nuestro Sol.
En la imagen se aprecia una región oscura central, donde reside el agujero, rodeada por la luz proveniente de gas súper caliente que es acelerado por inmensas fuerzas gravitatorias.
Este anillo es de unos 60 millones de kilómetros, aproximadamente el tamaño de la órbita de Mercurio alrededor del Sol.
El monstruo supermasivo está a unos 26.000 años luz de distancia, por lo cual no representa ningún peligro para la Tierra.
La imagen fue producida por el equipo internacional del Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT, por sus siglas en inglés).
En 2019, el EHT había publicado una imagen del agujero negro gigante en el corazón de otra galaxia llamada Messier 87 o M87.
Ese objeto es más de mil veces más grande, con 6.500 millones de veces la masa de nuestro Sol.
«Pero esta nueva imagen es especial porque es nuestro agujero negro supermasivo«, dijo el profesor Heino Falcke, uno de los investigadores del proyecto EHT.
«Está en ‘nuestro patio trasero’, y si quieres entender los agujeros negros y cómo funcionan, este tiene la respuesta, porque lo vemos con detalles intrincados», dijo a la BBC Falcke, de la Universidad Radboud Nijmegen.
¿Qué es un agujero negro?
- Un agujero negro es una región del espacio donde la materia se ha colapsado sobre sí misma
- La atracción gravitacional es tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar
- Los agujeros negros surgen de la desaparición explosiva de ciertas estrellas grandes
- Algunos son realmente enormes y tienen miles de millones de veces la masa de nuestro Sol.
- Se desconoce cómo se formaron estos monstruos que se encuentran en los centros de las galaxias.
- Pero está claro que energizan la galaxia e influyen en su evolución.
El truco del EHT
Lograr esta imagen significó una gran hazaña.
A una distancia de 26.000 años luz de la Tierra, Sagitario A*, o Sgr A* para abreviar, es un pequeño pinchazo en el cielo. Para detectar tal objetivo se requiere una resolución increíble.
El truco del EHT es una técnica llamada interferometría de matriz de línea de base muy larga (VLBI).
Esencialmente, esta técnica combina una red de ocho antenas de radio ampliamente espaciadas para imitar un telescopio del tamaño de nuestro planeta.
Esta disposición permite que el EHT corte un ángulo en el cielo que se mide en arcosegundos. Los miembros del equipo EHT hablan de una nitidez de la visión similar a poder ver un panecillo en la superficie de la Luna.
Además, se necesitan relojes atómicos, algoritmos inteligentes e innumerables horas de supercomputación para construir una imagen a partir de varios petabytes (1 petabyte equivale a un millón de gigabytes) de datos recopilados.
La forma en que un agujero negro distorsiona -ejerciendo un efecto lente- la luz, significa que solo se puede ver una «sombra», pero el brillo de la materia alrededor de esta oscuridad, que se extiende en un círculo conocido como disco de acreción, revela dónde está el objeto.
Esta imagen luce similar a la del agujero de M87, pero hay diferencias clave.
«Debido a que Sagitario A* es alrededor de 1.000 veces más pequeño, su estructura de anillo cambia en escalas de tiempo que son 1.000 veces más rápidas», explicó el miembro del equipo, el doctor Ziri Younsi, del University College London, en Reino Unido.
«Es muy dinámico. Los ‘puntos calientes’ que ves en el anillo se mueven día a día».
El gas excitado sobrecalentado, o plasma, en el anillo viaja alrededor del agujero negro a una fracción significativa de la velocidad de la luz (300 000 km/s).
Las regiones más brillantes son probablemente lugares donde el material se mueve hacia nosotros y donde su emisión de luz está siendo energizada.
Estos rápidos cambios en la vecindad de Sgr A* son parte de la razón por la que se ha tardado mucho más en producir una imagen en comparación con M87.
No hay dudas
La interpretación de los datos ha sido un desafío más difícil.
Las observaciones del telescopio para ambos agujeros negros en realidad se adquirieron durante el mismo período, a principios de 2017, pero M87, en su mayor tamaño y distancia de 55 millones de años luz, parece estático en comparación con Sgr A*.
Los científicos ya han comenzado a implementar las medidas en la nueva imagen para probar la física que usamos actualmente para describir los agujeros negros.
Hasta ahora, lo que ven es totalmente consistente con las ecuaciones establecidas por Einstein en su teoría de la gravedad, la relatividad general.
Durante décadas se sospechó que un agujero negro supermasivo vive en el centro de la galaxia.
¿Qué más podría producir fuerzas gravitatorias que aceleren las estrellas cercanas a través del espacio a velocidades de hasta 24.000 km/s (en comparación, nuestro Sol se desliza alrededor de la galaxia a una velocidad de solo de 230 km/s)?
Curiosamente, cuando el comité del Premio Nobel honró a los astrónomos Reinhard Genzel y Andrea Ghez con su premio de física en 2020 por su trabajo sobre Sgr A*, la mención solo hablaba de «un objeto compacto supermasivo».
Era un margen de maniobra en caso de que algún otro fenómeno exótico resultara ser la explicación.
Pero ahora no hay dudas.
En agosto, el nuevo súper telescopio espacial, James Webb, pondrá su mirada en Sgr A*.
No tendrá la resolución para obtener una imagen directa del agujero negro y su anillo de acreción, pero con sus instrumentos infrarrojos increíblemente sensibles permitirá el estudio del entorno del agujero negro.
Los astrónomos estudiarán con un detalle sin precedentes el comportamiento y la física de cientos de estrellas que giran alrededor del agujero negro.
Incluso buscarán ver si hay algunos agujeros negros del tamaño de una estrella en la región, y en busca de evidencia de grupos concentrados de materia invisible u oscura.
«Cada vez que tenemos una nueva herramienta que puede tomar una imagen más nítida del universo, hacemos todo lo posible para entrenarla en el centro galáctico, e inevitablemente aprendemos algo fantástico», dijo Jessica Lu, profesora de la Universidad de California Berkeley, EE.UU., que liderará la campaña de Webb.
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