Los astrónomos publicaron hoy la primera imagen del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, o al menos una imagen de su sombra. Esta imagen, del objeto conocido como Sagittarius A* (Sgr A*), que se creía imposible hace solo unos años, se logró gracias a los esfuerzos combinados de ocho radioobservatorios de todo el mundo y más de 300 científicos de todo el mundo. “Hasta ahora, no teníamos la imagen directa que confirmara que Sgr A* era de hecho un agujero negro”, dijo hoy el miembro del equipo Feryal Özel de la Universidad de Arizona en una conferencia de prensa en Washington, DC.
El equipo, conocido como Event Horizon Telescope (EHT), produjo en 2019 la primera imagen de un agujero negro en el centro de la cercana galaxia gigante M87. Las dos imágenes se ven notablemente similares y eso es parte de lo extraordinario de esto, dicen los investigadores. El agujero negro M87 es 1600 veces más masivo que Sgr A* y se encuentra en el corazón de una galaxia mucho más grande. Sin embargo, la similitud de las dos imágenes (anillos brillantes de gas atrapados en espirales mortales alrededor de estos últimos sumideros) demuestra que la teoría de la gravedad de Albert Einstein, la relatividad general, funciona de la misma manera en todas las escalas. A pesar de los diferentes entornos, una vez que te acercas al agujero negro, «la gravedad se hace cargo», dice Sara Issaoun, miembro del equipo EHT del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian (CfA). Obtener esta segunda imagen muestra que no fue una coincidencia, dice Özel. “Ahora sabemos que en ambos casos, lo que vemos es el corazón del agujero negro, el punto de no retorno”.
En comparación con M87, que convierte el gas arremolinado en un poderoso chorro de miles de años luz de largo, Sgr A* parece estar en silencio. “M87 fue emocionante porque fue extraordinario”, dice Michael Johnson de CfA. «Sgr A* es emocionante porque es común». El análisis inicial de la nueva imagen sugiere que solo un hilo de gas llega al agujero negro, y solo una parte en 1000 se convierte en luz, dice Johnson. “El agujero negro es voraz pero ineficiente”. Las simulaciones también sugieren que el agujero negro está girando, aunque el equipo no ve evidencia directa de giro en la imagen, agrega Johnson.
Aunque los agujeros negros supermasivos tienen masas enormes, millones o miles de millones de veces la del Sol, su intensa gravedad significa que su borde exterior, el horizonte de sucesos, es diminuto en términos galácticos. Sgr A*, que tiene una masa de 4 millones de soles, tiene un horizonte de eventos que es solo 15 veces el tamaño de la distancia entre la Tierra y la Luna. Obtener imágenes de algo tan pequeño a 27.000 años luz de distancia presenta un gran desafío para los astrónomos.
El primer desafío es el polvo: las nubes de polvo alrededor del centro galáctico hacen que las observaciones con telescopios ópticos sean imposibles. Los radiotelescopios pueden mirar a través del polvo, pero sus largas longitudes de onda no ofrecen la resolución para detectar un diminuto agujero negro. Hay un punto óptimo en las longitudes de onda de radio más cortas de aproximadamente 1 milímetro donde la luz puede atravesar la penumbra y ofrecer una imagen lo suficientemente nítida. Los telescopios que observan en esa longitud de onda son una raza relativamente nueva. A diferencia de los radiotelescopios normales, deben construirse en sitios de gran altitud para superar la mayor parte de la humedad en la atmósfera terrestre.
En astronomía, cuanto más grande es el telescopio, más nítida es la imagen. Los astrónomos calcularon hace décadas que para ver Sgr A* en ondas milimétricas, se necesitaría una apertura de telescopio tan ancha como la Tierra. Al no estar disponible un telescopio de este tipo, el EHT hace lo siguiente mejor: observa el centro galáctico con una colección de platos de telescopio dispersos por todo el mundo al mismo tiempo. El equipo de EHT almacena los datos y luego los procesa con poderosas computadoras como si cada plato fuera un pequeño parche de una apertura terrestre, una técnica conocida como interferometría de línea de base muy larga (VLBI). «Cada pareja [of telescopes] aporta un poco de información a toda la imagen”, dice Katie Bouman, miembro del equipo de EHT, del Instituto de Tecnología de California.
VLBI no se había intentado antes en ondas milimétricas, por lo que en la década de 2010, el equipo de EHT tuvo que desarrollar nuevas técnicas de observación y procesamiento y adaptó un puñado de platos para ver si podía funcionar. Para 2017, el equipo estaba listo para tomar una foto de Sgr A* y la galaxia gigante cercana M87 utilizando ocho observatorios, desde Hawái hasta España y desde Arizona hasta el Polo Sur. Una adición clave fue el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array en Chile, un grupo de 64 platos que juntos actúan como un telescopio de 84 metros de ancho.
Procesar e interpretar los datos tomó más tiempo de lo esperado y, debido a los nuevos métodos, el equipo fue cuidadoso al interpretar la imagen. «Fue la mejor imagen examinada en radioastronomía jamás vista», dice Heino Falcke, miembro del equipo de EHT de la Universidad de Radboud. En abril de 2019, el equipo lanzó su ahora famosa imagen de M87, un resultado elegido como CienciaAvance del año 2019 de ‘s.
M87 se procesó primero. Sgr A* resultó ser un hueso más duro de roer, primero porque los telescopios lo observaban a través del abarrotado plano central de la Vía Láctea, donde los electrones de los gases ionizados dispersaban la luz. Johnson lo describe como mirar a través de un «vidrio esmerilado». El segundo desafío fue el movimiento. El gas se mueve lentamente alrededor del agujero negro gigante de M87 y tarda días en orbitar el horizonte de sucesos. Pero para el Sgr A*, mucho más pequeño, el gas tarda entre 4 minutos y 1 hora en orbitar, por lo que durante una observación que dura varias horas hay mucho movimiento. “Si un objeto cambia de una manera loca, no puede visualizarlo con VLBI”, dice Falcke.
Los tres «nudos» visibles en la imagen se podrían esperar de las variaciones naturales en el remolino de gas brillante, pero Özel dice que también podrían ser artefactos del proceso de observación. “No confiamos tanto en los nudos”, dice ella. Aún así, Falcke dice que después de 2 años examinando la calidad de los resultados, el equipo confía en que el anillo de luz que rodea la sombra del agujero negro representa la realidad. “Además de la estructura caótica, tienes una estructura estable”, dice.
A diferencia de M87, la masa de Sgr A* se conoce con mucha precisión a partir de estudios de órbitas estelares cercanas al agujero negro, por lo que el equipo tenía una idea clara de lo que debería estar viendo. “Es una predicción muy estricta, sin margen de maniobra”, dice Falcke.
El equipo de EHT tiene una enorme acumulación de observaciones para analizar. Realizó más campañas de observación en 2018, 2021 y 2022 y pronto comenzará a procesar sus datos. “Ahora que las herramientas están listas, esperamos que sea más rápido”, dice Özel. Desde 2017, la colaboración EHT ha agregado nuevos platos en Groenlandia, Francia y los Estados Unidos, y espera comenzar pronto a construir otro en Namibia. En el futuro, los investigadores planean comenzar a observar en una longitud de onda más corta (0,86 milímetros, en comparación con los 1,3 milímetros utilizados hasta ahora), lo que les permitirá ver aún más cerca del horizonte de sucesos. Otro objetivo es hacer películas de movimiento alrededor del agujero negro con observaciones periódicas. Observar M87 cada 2 semanas es el primer objetivo. Más tarde, intentarán por Sgr A*-The Movie. “Se necesitan más observaciones al mismo tiempo”, dice Falcke. “Es mucho trabajo duro.
Esta historia será actualizada.
