Actualizado el 11 de abril a las 4:40 p.m. ET.
Ayer, los terrícolas vieron por primera vez la imagen real de un agujero negro, convirtiendo lo que vivía solo en nuestra imaginación colectiva en una realidad concreta.
La imagen muestra un anillo ladeado de tonos anaranjados que rodea la sombra oscura de un agujero negro que engulle materia a 55 millones de años luz de distancia en el centro de una galaxia conocida como Virgo A (Messier 87).
Este primer vistazo borroso es suficiente para confirmar que la teoría de la relatividad de Einstein funciona incluso en el límite de este abismo gigante, un lugar extremo donde algunos pensaron que sus ecuaciones se romperían. Pero esta imagen evasiva plantea muchas preguntas. Estas son algunas de sus preguntas respondidas.
¿Qué es un agujero negro?
Los agujeros negros son objetos extremadamente densos de los que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. A medida que comen materia cercana, crecen en tamaño. Los agujeros negros generalmente se forman cuando una gran estrella muere y se derrumba sobre sí misma.
Se cree que los agujeros negros supermasivos, que son millones o miles de millones de veces tan masivos como el sol, se encuentran en el centro de casi todas las galaxias, incluida la nuestra. El nuestro se llama Sagitario A *.
¿Por qué no hemos visto una imagen de un agujero negro antes?
Los agujeros negros, incluso los supermasivos, no son tan grandes. Por ejemplo, tomar una imagen del agujero negro en el centro de nuestra Vía Láctea, que se cree que es aproximadamente 4 millones de veces más grande que el sol, sería como tomar una foto de un DVD en la superficie de la luna, Dimitrios Psaltis, astrofísico de la Universidad de Arizona, le dijo a Vox. Además, los agujeros negros generalmente están cubiertos por material que puede oscurecer la luz que rodea el agujero negro, escribieron.
Antes de esta imagen, ¿cómo sabíamos que existían los agujeros negros?
La teoría de la relatividad de Einstein predijo por primera vez que cuando una estrella masiva murió, dejó un núcleo denso. Si este núcleo tenía más de tres veces la masa del sol, sus ecuaciones mostraban que la fuerza de la gravedad producía un agujero negro, según la NASA.
Pero hasta ayer (10 de abril), los científicos no podían fotografiar u observar directamente los agujeros negros. Más bien, se basaron en evidencia indirecta: comportamiento o señales provenientes de otros objetos cercanos. Por ejemplo, un agujero negro engulle estrellas que giran demasiado cerca de él. Este proceso calienta las estrellas, haciendo que emitan señales de rayos X que son detectables por los telescopios. A veces, los agujeros negros también escupen explosiones gigantes de partículas cargadas, lo que, de nuevo, es detectable por nuestros instrumentos.
Los científicos también a veces estudian el movimiento de los objetos: si parecen ser extraídos de manera extraña, un agujero negro podría ser el culpable.
¿Qué estamos viendo en la imagen?
Los propios agujeros negros emiten muy poca radiación para ser detectados, pero como predijo Einstein, se puede ver el contorno de un agujero negro y su horizonte de eventos, el límite más allá del cual la luz no puede escapar.
Resulta que es cierto. El círculo oscuro en el medio es la "sombra" del agujero negro que se revela por el gas brillante que se encuentra en el horizonte de eventos a su alrededor. (El tirón gravitacional extremo del agujero negro sobrecalienta el gas, haciendo que emita radiación o "brille"). Pero el gas en el horizonte de eventos no es realmente naranja, sino que los astrónomos involucrados en el proyecto optaron por colorear las señales de ondas de radio de color naranja para representar qué tan brillantes son las emisiones.
Los tonos amarillos representan las emisiones más intensas, mientras que el rojo representa una intensidad más baja y el negro representa poca o ninguna emisión. En el espectro visible, el color de las emisiones probablemente se vería a simple vista como blanco, tal vez ligeramente contaminado con azul o rojo.
Puedes leer más en este artículo de Live Science.
¿Por qué la imagen está borrosa?
Con la tecnología actual, esa es la resolución más alta posible. La resolución del Event Horizon Telescope es de aproximadamente 20 microarcos. (Un microsegundo es aproximadamente del tamaño de un período al final de una oración si lo estaba mirando desde la Tierra y ese período estaba en un folleto que quedó en la luna, según el Journal of the Amateur Astronomers Association de Nueva York).
Si toma una foto ordinaria que contiene millones de píxeles, explótela unos miles de veces y aliéntela, verá aproximadamente la misma resolución que se ve en la imagen del agujero negro, según Geoffrey Crew, el vicepresidente del Event Horizon Telescope. Pero teniendo en cuenta que están fotografiando un agujero negro a 55 millones de años luz de distancia, eso es increíblemente impresionante.
¿Por qué el anillo tiene una forma tan irregular?
Los científicos de la misión aún no lo saben. "Buena pregunta, y esperamos responderla en el futuro", dijo Crew. "Por el momento, es lo que M87 nos ha mostrado".
¿Cómo capturaron los científicos esta imagen?
Más de 200 astrónomos de todo el mundo tomaron las medidas utilizando ocho radiotelescopios terrestres conocidos colectivamente como Event Horizon Telescope (EHT). Estos telescopios se ubican típicamente en sitios de gran altitud como volcanes en Hawai y México, montañas en Arizona y la Sierra Nevada española, el desierto de Atacama y la Antártida, según un comunicado de la National Science Foundation.
En abril de 2017, los astrónomos sincronizaron todos los telescopios para tomar medidas de las ondas de radio emitidas desde el horizonte de eventos del agujero negro, todo al mismo tiempo. Sincronizar los telescopios fue similar a crear un telescopio del tamaño de la Tierra con una resolución impresionante de 20 microarc segundos, suficiente para leer un periódico en las manos de un neoyorquino desde un café en París, según el comunicado. (En comparación, el agujero negro que fotografiaron tiene unos 42 microarcos de diámetro).
Luego tomaron todas estas medidas en bruto, las analizaron y las combinaron en la imagen que ves.
¿Por qué los científicos midieron las ondas de radio en lugar de la luz visible para capturar la imagen?
Podrían obtener una mejor resolución usando ondas de radio que si usaran luz visible. "Las ondas de radio actualmente ofrecen la resolución angular más alta de cualquier técnica en la actualidad", dijo Crew. La resolución angular se refiere a qué tan bien (el ángulo más pequeño) un telescopio puede discernir entre dos objetos separados.
¿Es esta una fotografía real?
No, no en el sentido tradicional. "Es difícil hacer una imagen con ondas de radio", dijo Crew. Los científicos de la misión midieron las ondas de radio emitidas desde el horizonte de eventos del agujero negro y luego procesaron esa información con una computadora para crear la imagen que se ve.
¿Esta imagen prueba una vez más la teoría de la relatividad de Einstein?
Sí. La teoría de la relatividad de Einstein predijo que existen agujeros negros y que tienen horizontes de eventos. Las ecuaciones también predicen que el horizonte de eventos debería ser algo circular y el tamaño debería estar directamente relacionado con la masa del agujero negro.
Lo y he aquí: un horizonte de eventos algo circular y la masa inferida del agujero negro coincide con las estimaciones de lo que debería basarse en el movimiento de las estrellas más alejadas de él.
Puedes leer más en Space.com.
¿Por qué no capturaron una imagen del agujero negro de nuestra propia galaxia, sino que eligieron uno muy lejano?
M87 fue el primer agujero negro que los investigadores midieron, por lo que primero analizaron eso, dijo Shep Doeleman, director del Event Horizon Telescope, durante una conferencia de prensa. Pero también fue más fácil de imaginar en comparación con Sagitario A *, que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, agregó. Esto se debe a que está tan lejos que no se "mueve" mucho durante el transcurso de una noche de mediciones. Sagitario A * está mucho más cerca, por lo que no está tan "fijo" en el cielo. En cualquier caso, "estamos muy emocionados de trabajar en Sag A *", dijo Doeleman. "No prometemos nada, pero esperamos lograrlo muy pronto".
