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

Por primera vez, los científicos han capturado una imagen directa de un agujero negro, permitiéndonos ver algo que se creía invisible.

Un agujero negro es invisible por naturaleza. Una de las predicciones más extrañas 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, la materia y la luz por igual.

Por lo tanto, puede parecer paradójico hablar sobre la captura de una imagen de un agujero negro, pero esta es precisamente la misión del Event Horizon Telescope (EHT). Hoy, 10 de abril de 2019, pasará a la historia como el día en que los científicos de EHT publicaron la primera imagen directa de un agujero negro.

No es uno en nuestro propio centro galáctico, pero está en el centro de la galaxia M87, un residente del vecino cúmulo de galaxias Virgo, que es el hogar de varios billones de estrellas. La hazaña marca 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 forma más fuerte, que involucra a cientos de astrónomos, ingenieros y científicos de datos de todo el mundo.

«Esto es realmente algo que nadie ha visto antes y en realidad nunca imaginamos que sería posible», dice Priyamvada Natarajan, un astrónomo de la Universidad de Yale. Ella no es parte de la colaboración de EHT, pero estudia cómo nacen y evolucionan los agujeros negros supermasivos. «Es algo que se movió del reino de la imaginación a lo real».

Los astrónomos creen que casi todas las galaxias grandes, incluida nuestra Vía Láctea, tienen 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 de EHT muestra el plasma brillante, la materia donde los electrones han sido despojados de sus átomos por la intensa fricción, que rodea el agujero negro, con la «sombra» en el centro que revela la forma y el tamaño del horizonte de eventos en sí.

En un sentido muy real, la influencia gravitacional de un agujero negro es la forma en que podemos verlo, y eso es precisamente lo que revela la imagen EHT. La forma asimétrica de la materia muestra la forma en que el plasma se arremolina alrededor del horizonte de eventos y también 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 M87 coincide exactamente con las predicciones de la relatividad general, incluida una estimación de la rapidez con la que gira el agujero negro.

La teoría de los agujeros negros, incluida la naturaleza de los agujeros negros astronómicos reales, fue desarrollada por un gran número de investigadores durante el siglo pasado. En el 2000, el astrónomo Dimitrios Psaltis de la Universidad de Arizona y su equipo calcularon cómo ver el horizonte de eventos de un agujero negro. Hoy, es uno de los líderes del lado teórico de la 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 comerse esa materia», dice Becky Smethurst, astrónoma de la Universidad de Oxford. A veces, las presiones se vuelven tan grandes alrededor del agujero negro que puede arrojar material en un viento antes de que llegue al 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 qué átomos se distribuyen en toda una galaxia. Eso 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 tener un papel en nuestra propia existencia.

«Aunque estoy interesado en lo que sucede a gran escala, todo se reduce a lo que está sucediendo a muy pequeña escala», dice Smethurst.

La imagen a pequeña escala presenta muchos desafíos. A pesar de su enorme masa, el agujero negro de M87 podría caber dentro del Sistema Solar; Como 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 de computadora que, afortunadamente, se ha vuelto lo suficientemente barato como para permitir a los científicos de datos de EHT comprar discos del tamaño de petabytes para las enormes cantidades de datos de cada telescopio.

La fase inicial de EHT en 2017 consistió en ocho observatorios que actuaron en concierto, formando una serie mundial de telescopios con suficiente poder por primera vez en la historia para ver la luz emitida desde el borde de un agujero negro. Estos telescopios están ubicados en los Estados Unidos (tanto en el continente como en Hawai), Europa, Chile y la Antártida.

El EHT también ha estado observando Sagittarius A *, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Sin embargo, nuestra galaxia es mucho más «sucia» que la M87, lo que significa que hay mucho más gas y polvo que oscurece la imagen. La colaboración todavía está procesando cómo mitigar los efectos de la materia que se encuentra entre el Sistema Solar y el centro galáctico. Para ayudar con ese proceso, cuatro observatorios más se unen al EHT.

«Cuando Apolo [8] giró y tomó una fotografía de la Tierra, tuvimos este maravilloso momento de ver una fotografía que no se había visto antes», dice Psaltis, y agrega 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 increíble atracción gravitacional para nosotros. Es increíble que uno esté vivo en un momento justo en el que estamos aprendiendo mucho sobre los agujeros negros».