Continúan ratificando
la teoría de la Relatividad General de Einstein
Por primera vez se fotografió un agujero negro
Por Osvaldo Nicolás
Pimpignano
Este miércoles, 10 de
abril de 2019 quedará grabado en la historia de la ciencia. Un equipo internacional de científicos
presentó la primera foto de un agujero negro, una hazaña inédita para la
astrofísica. Este hito ratifica uno de los pilares de la física moderna: la
teoría de la relatividad general de Albert Einstein, presentada en 1915.
El equipo científico
presentó la primera foto de un agujero negro lograda por la humanidad.
Corresponde al horizonte de sucesos del monstruo supermasivo que yace en el
centro de la galaxia elíptica M87. El agujero negro fotografiado o, más bien,
su sombra, está situado en el centro de la galaxia Messier 87 (M87), a 55
millones de años luz de la Tierra, y es 6.500 millones de veces más grande que
nuestro Sol. La enorme galaxia elíptica M87 es mucho más masiva que la Vía
Láctea y se ubica en el cúmulo de galaxias de Virgo.
Este aro dorado es la
primera imagen del horizonte de sucesos que rodea a un agujero negro, en este
caso, el agujero negro supermasivo en el centro de una “galaxia cercana”. La
imagen es una confirmación espectacular de la existencia de agujeros negros, el
primero de la teoría general de la relatividad de Einstein hace casi 100 años.
La existencia de los agujeros negros es ampliamente aceptada, pero nunca antes
se habían observado uno directamente. Los astrónomos crearon la nueva imagen
mediante el procesamiento de las observaciones de ondas de radio invisibles
para el ojo humano.
“Hemos visto las
puertas del infierno al final del espacio y el tiempo”, dice el astrofísico
Heino Falck. “Lo que estamos viendo es un anillo de fuego creado por la
deformación del espacio-tiempo. Luz da la vuelta, y se ve como un círculo “.
Los agujeros negros
son literalmente invisibles ya que absorben toda la radiación electromagnética,
por lo que ninguno de los telescopios de los que dispone la humanidad (ya sean
de radio, de rayos X, óptico o gamma) pueden detectarlos. Pero teóricamente es
posible ver su horizonte de eventos, el punto más allá del cual ni la luz puede
escapar debido a la intensa gravedad del agujero negro.
Los astrónomos
utilizaron una red de observatorios de radio que abarcan buena parte del mundo
para crear una suerte de supertelescopio lo suficientemente potente como para
capturar la imagen del agujero negro. Esto se debe a que las galaxias son
sorprendentemente pequeñas en comparación con los agujeros negros: esto es el
equivalente a comparar una galletita con la Luna.
La imagen es un
"gran logro", dice el astrofísico Roger Blandford de la Universidad
de Stanford en California. "Cuando era estudiante, nunca soñé que algo así
sería posible", dice. "Es otra confirmación más
de la relatividad general como la teoría correcta de la gravedad fuerte".
Hace
casi un siglo, los físicos primero deducían que los agujeros negros debían
existir a partir de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein,
pero hasta ahora la mayoría de la evidencia había sido indirecta. El EHT ahora
ha hecho una confirmación nueva y espectacular de esas predicciones.
El
equipo observó dos agujeros negros supermasivos, M87 y Sagitario A *, el vacío
en el centro de la Vía Láctea, durante cinco noches en abril de 2017. Reunieron
suficiente resolución para capturar objetos distantes al vincular ocho
observatorios de radio de todo el mundo, desde Hawai, al Polo Sur, y cada uno
recopiló más datos que el Gran Colisionador de Hadrones en un año.
Después
de combinar los datos de los observatorios, el equipo comenzó el análisis a
mediados de 2018. Se dieron cuenta rápidamente de que podían obtener una
primera imagen limpia de M87. "Enfocamos toda nuestra atención en M87
cuando vimos nuestros primeros resultados porque vimos
FOTO AGUJERO NEGRO
Los
equipos ahora también dirigirán su atención a los datos de Sagittarius A *.
Debido a que el mismo es
casi 1.000 veces más pequeño que el agujero negro M87, la materia orbita muchas
veces durante cada sesión de observación, produciendo una señal que cambia
rápidamente en lugar de una constante, dice Luciano Rezzolla, un astrofísico
teórico en la Universidad de Goethe en Frankfurt, miembro del equipo EHT. Eso
hace que los datos sean más complicados de interpretar, pero también
potencialmente más ricos en información.
El horizonte de
eventos de un agujero negro debería aparecer cinco veces más grande de lo que
es, porque el agujero deforma el espacio circundante y dobla los caminos de la
luz. El efecto, descubierto por el físico James Bardeen en la Universidad de
Washington en Seattle en 1973, es similar a la forma en que una cuchara parece
más grande cuando se sumerge en un vaso de agua. Además, Bardeen demostró que
el agujero negro proyectaría una "sombra" aún mayor. Esto se debe a
que, a cierta distancia del horizonte de eventos, la mayoría de los rayos de
luz se doblan tanto que efectivamente orbitan alrededor del agujero negro.
Para resolver
realmente los detalles en la escala del horizonte de eventos, los
radioastrónomos calcularon que necesitarían un telescopio del tamaño de la
Tierra, (la resolución de un telescopio también es proporcional a su tamaño).
Afortunadamente, una técnica llamada interferometría, podría ayudar, involucra
a varios telescopios, ubicados alejados entre sí y apuntando al mismo objeto
simultáneamente. Efectivamente, los telescopios funcionan como si fueran
fragmentos de un gran plato.
Varios equipos de todo
el mundo refinaron sus técnicas y actualizaron algunos de los principales
observatorios para que pudieran agregarlos a una red. En particular, un grupo
liderado por Shep Doeleman, ahora en la Universidad de Harvard en Cambridge,
Massachusetts, adaptó el Telescopio del Polo Sur de 10 metros y el Arsenal
Milimétrico / submilimétrico de Atacama (ALMA) en Chile para hacer el trabajo.
La colaboración ahora
está buscando fondos para establecer un punto de apoyo en África, que llenaría
una brecha importante en la red. El plan es reubicar un plato de 15 metros, un
telescopio sueco retirado del servicio, desde Chile hasta la Montaña de la Mesa
Gamsberg en Namibia. Por ahora, la red ya ha conseguido dos adiciones
importantes: un plato en Groenlandia y una matriz en los Alpes franceses.
La National Science
Foundation (NSF), jugó un papel fundamental en este descubrimiento mediante la
financiación de los investigadores individuales, equipos científicos
interdisciplinarios e instalaciones de investigación de radioastronomía desde
el inicio de EHT. Durante las dos últimas décadas, la NSF ha financiado
directamente a más de 28 millones de dólares en la investigación EHT, un
importante compromiso de recursos para el proyecto.
"Una vez
estábamos seguros de que habían conseguido detectar la sombra, pudimos comparar
nuestras observaciones con modelos informáticos extensos que incluyen la física
del espacio curvado, sobrecalentando la materia y campos magnéticos fuertes.
Muchas de las características de la imagen observada igualaron nuestra
comprensión teórica sorprendentemente bien, "comenta Paul TP Ho, miembro
de la Junta EHT y director del Observatorio de Asia Oriental. "Esto nos
hace confiar en la interpretación de nuestras observaciones, incluyendo nuestra
estimación de la masa del agujero negro."
Los telescopios que
contribuyen a este resultado fueron ALMA, APEX , el telescopio IRAM de 30
metros, el Maxwell Telescopio James Clerk
el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano, el conjunto
submilimétrico , el telescopio submilimétrico, y el Telescopio del Polo Sur.
Petabytes de datos en bruto de los telescopios se combinaron mediante
superordenadores altamente especializados organizados por el Instituto Max
Planck de Radioastronomía y Observatorio Haystack del MIT.
La construcción de la
EHT y las observaciones anunciadas hoy representan la culminación de décadas de
trabajo de observación, técnica y teórica. Este ejemplo de trabajo en equipo
global requiere una estrecha colaboración por investigadores de todo el mundo.
Trece instituciones asociadas trabajaron juntos para crear la EHT, utilizando
tanto la infraestructura y el apoyo preexistente de una variedad de organismos.
Financiación clave fue proporcionado por la Fundación Nacional de Ciencias, el
Consejo Europeo de Investigación de la UE (ERC), y los
Para sintetizar la
información observemos los siguientes datos:
8:
el número de observatorios de radio de Hawái a los Andes, y desde los Pirineos
hasta el Polo Sur, que forman el horizonte de sucesos Telescopio (EHT)
1.000 veces superiores: El factor por el que el EHT mejora en la resolución
del telescopio espacial Hubble
2 años: El tiempo que tomó para reconstruir las imágenes de la enorme cantidad
de datos recogidos
8 meses: El tiempo que tomó los datos, registrados en los discos duros, para
hacer su camino desde el Telescopio del Polo Sur a la instalación de análisis
en el Instituto de Observatorio Haystack de Tecnología de Massachusetts
6,5 mil millones de veces más grande: La masa del agujero negro de M87 en
comparación con la del Sol
16 megapársecs (55 millones de años luz): La distancia de la galaxia M87 a nuestro
planeta.
Por Osvaldo Nicolás
Pimpignano
Periodista de
Investigación – FLACSO
Para: ASOCIACION ECOLOGISTA RIO MOCORETA
Las imágenes fueron tomadas
de la Web
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