Esta mañana en Washington se reveló la primera imagen de un agujero negro real. France Córdova, directora de la Fundación Nacional de Ciencia en Estados Unidos, presentó un panel de 4 astrofísicos (Shep Doeleman, Dan Marrone, Avery Broderick y Sera Markoff) quienes explicaron los hallazgos del proyecto Event Horizon Telescope (algo así como Telescopio de Horizonte de Sucesos). EHT – por sus siglas en inglés – es un grupo de 8 radiotelescopios que hizo posible tomar esta primera imagen.
Hasta ahora solo se había predicho cómo podía ser la imagen de un agujero negro, sin embargo, nadie la había visto. Este hallazgo es el inicio de una carrera que comenzó hace poco más de un siglo con la teoría de la relatividad general de Einstein, imaginando cómo la gravedad podría distorsionar el espacio-tiempo.
The team from @ehtelescope just released the first ever image of a black hole. How did they capture something that until now has never been seen? #EHTBlackHole #RealBlackHole https://t.co/xGwBjpTQat
— National Science Foundation (@NSF) 10 de abril de 2019
Las ecuaciones de Albert Einstein revelaron que un objeto lo suficientemente pequeño o lo suficientemente enorme puede esconder un punto donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Este objeto es conocido como agujero negro. Y hasta hace pocas horas no teníamos imágenes de su existencia.
¿Qué es un agujero negro?
Un agujero negro es una masa de materia extremadamente densa que puede deformar drásticamente el tejido espacio-tiempo. Cualquier objeto que pase cerca de un agujero negro, bien sea una estrella errante o un fotón de luz, puede quedar atrapado.
Muchos agujeros negros son los restos de la explosión de una supernova. No obstante, las masas de los agujeros negros pueden ser del tamaño de una célula humana o mil millones de veces más grandes que nuestro sol.
Hasta ahora a pesar de los hallazgos y los avances en materia de astrofísica, nunca se había captado la imagen de un agujero negro real. EHT es el primer proyecto diseñado exclusivamente para lograr capturar la imagen de este fenómeno.
How scientists at the #NSFFunded @ehtelescope captured the first-ever image of a black hole. #EHTBlackHole #RealBlackHole pic.twitter.com/grYyXACh1F
— National Science Foundation (@NSF) 10 de abril de 2019
Poniendo a prueba las ecuaciones de Einstein
El proyecto EHT es una red de 8 radiotelescopios desplegados alrededor del mundo. Ubicados en diferentes sitios con distintos grados de altitud, los telescopios fueron sincronizados para formar un telescopio del tamaño de nuestro planeta. El EHT puso a prueba la teoría de Einstein sobre la gravedad en el lugar más extremo del universo se explica en el corto Event Horizon Telescope Animated Movie:
“Sería como contar las pequeñas hendiduras de una pelota de golf en Los Ángeles desde Nueva York”.
La imagen obtenida se origina en la Galaxia Messier 87. Esta imagen muestra un anillo de luz formado alrededor de la intensa gravedad alrededor del agujero negro que es 6,5 billones de veces más grande que el sol. El agujero negro se encuentra a 55 millones de años luz de la Tierra.
Los gases que van hacia este agujero se calientan hasta llegar a billones de grados. Este calentamiento origina un horizonte de sucesos (event horizon) que aparece como una silueta cuyos tamaños y formas fueron predichos por la teoría de Einstein. Ahora esta silueta se observa mejor en la luz con una longitud de onda de aproximadamente 1 mm, cuando el gas es muy brillante y la luz puede viajar sin impedimentos desde el centro de la galaxia hasta los telescopios de la tierra.
Un telescopio del tamaño de la tierra
El reto a superar consistió en capturar ondas circulares. Pues cerca del agujero negro las ondas de luz emergen en forma circular, pero al llegar a la Tierra son planas. Un agujero negro con una longitud de onda de 1 mm necesita un telescopio del tamaño de la tierra. Por lo tanto, el EHT usó una red global de telescopios que simulan un telescopio tamaño global.
Cada telescopio recolecta y guarda datos de las ondas provenientes del agujero negro. La data recolectada se combina para generar la imagen del horizonte de sucesos. Para lograr esto los telescopios se sincronizan usando relojes atómicos que se retrasan un segundo cada 100 millones de años. La cantidad de data recolectada es tan grande que no podría ser transmitida nunca a través de Internet.
Por lo tanto, esta data se almacena en diferentes discos duros y se envía a una instalación central para ser procesada. Allí, una “supercomputadora” combina la data de todos los sitios, escalona la data durante su reproducción y puede dar cuenta de la diferencia de tiempo entre las ondas que llegan a cada telescopio. Entonces, a partir de la data resultante se pueden producir las imágenes del agujero con gran resolución.
La ciencia desvaneciendo fronteras
En esta investigación han participado más de 200 investigadores de África, Asia, Europa y América. Los telescopios usados son:
- ALMA (Atacama Large Millimeter/sumillimeter Array), ubicado en el llano de Chajnantor en el Desierto de Atacama.
- APEX (Atacama Pathfinder Experiment), igualmente en el Desierto de Atacama.
- IRAM 30-meter telescope, sobre el Pico Veleta en la Sierra Nevada española.
- James Clerk Maxwell Telescope, en Maunakea Hawai.
- Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, en la cima del Volcán Sierra Negra en México.
- Submillimeter Array, cerca de la cima de Maunakea en Hawai.
- Submillimeter Telescope, en el sur de Arizona.
- South Pole Telescope, en el Polo Sur.
Los datos recolectados por estos telescopios fueron procesados por supercomputadoras del Instituto de Radioastronomía Max Planck – dirigido como una colaboración franco-germano-española – y el Observatorio Haystack del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Esta nueva hazaña para la humanidad abre una ventana para futuras investigaciones sobre la gravedad, los agujeros negros y nuestro universo.
«Los avances en tecnología, las conexiones entre los mejores observatorios de radio del mundo e innovadores algoritmos se unieron para abrir una ventana completamente nueva sobre los agujeros negros y el horizonte de sucesos». Shep Doeleman , director de EHT.
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