Aquí está la primera evidencia visual de un agujero negro 

En el corazón arremolinado de una galaxia distante, a 55 millones de años luz de la Tierra, se encuentra un agujero negro supermasivo con una masa de 6.5 mil millones de veces mayor que la de nuestro sol.

La atracción gravitacional de esta bestia oscura en la galaxia Messier 87 es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de sus fauces abiertas.

Su poderosa gravedad dobla el tejido del espacio y el tiempo a su alrededor y sus estados de ánimo violentos determinan cuándo y dónde pueden formarse nuevas estrellas en la galaxia.

El gas y el polvo giran y se agitan a medida que se lanzan a su abismo. La materia a su alrededor se mueve tan rápido que se sobrecalienta a cientos de millones de grados, enviando poderosos chorros de radiación a través del cosmos.

Ahora, los científicos han capturado una imagen del borde mismo de este objeto, una región conocida como el horizonte de eventos, más allá de la cual nada puede esperar regresar.

Esta es la primera vez que se obtiene una foto de un agujero negro.

El esfuerzo por fotografiarlo requirió un equipo internacional de 200 científicos y un radiotelescopio virtual del tamaño de la Tierra para recopilar los datos necesarios. Luego, se necesitaron dos años más de procesamiento y análisis de supercomputadoras para garantizar que no se cometieran errores.

“Obtener una fotografía de un agujero negro no es fácil, como muchas personas podrían pensar”, dijo Shep Doeleman, astrofísico de la Universidad de Harvard y director del proyecto de la iniciativa mundial conocida como Event Horizon Telescope. “Pero nos consideramos exploradores. Expusimos una parte del universo que nunca antes se había visto”.

La imagen de avance muestra un anillo de luz difusa que orbita alrededor de un centro circular oscuro. La luz proviene del gas sobrecalentado ya que se está doblando por la gravedad alrededor del agujero negro, dijo Doeleman.

“Esto que les presentamos es la geometría del espacio y el tiempo”, dijo. “Estás viendo el pozo gravitacional del agujero negro”.

La imagen, junto con seis documentos que describen el agujero negro, se publicaron el pasado miércoles en el Astrophysical Journal Letters.

Los astrónomos que estudian los ambientes más extremos en el espacio dicen que la imagen valió la pena la espera.

“Como astrofísico, este es un día emocionante para mí”, dijo France Córdova, director de la National Science Foundation, que ayudó a financiar el trabajo. “Hemos estado estudiando los agujeros negros durante tanto tiempo, es fácil olvidar que ninguno de nosotros había visto uno”.

Esto es lo que podrías ver si pudieras visitar de cerca el agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87. (Crédito: Fundación Nacional de Ciencia).

Los agujeros negros fueron predichos por primera vez por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, aunque fue otro físico llamado, Karl Schwarzschild, quien los describió en un artículo publicado en 1916. Einstein mismo dudaba de su existencia -sus propiedades parecían demasiado locas, demasiado extremas- y pensó que debía haber cometido un error

La teoría de Einstein sugería que un objeto masivo como la Tierra doblaría un poco la estructura del espacio-tiempo a su alrededor, como colocar una pelota de golf en medio de una sábana tensa.

Pero un agujero negro tiene una gravedad tan enorme que desgarraría el tejido espacio-tiempo.

En teoría, puedes hacer un agujero negro a partir de cualquier cantidad de masa, siempre que se apriete lo suficiente como para ser lo suficientemente denso.

“Si tomas una pelota de béisbol y la aplastas lo suficiente hasta hacerla pequeña, eventualmente también rasgará el tejido del espacio-tiempo”, dijo Fiona Harrisons, física de Caltech.

La mayoría de los agujeros negros en el universo son agujeros negros estelares. Se crean cuando una estrella al menos 20 veces más masiva que nuestro sol se queda sin combustible. Sin un motor nuclear para calentar y expandir los gases en su interior, la propia gravedad de la estrella hará que se colapse indefinidamente sobre sí misma, haciéndose infinitamente más pequeña y más densa hasta que su atracción gravitacional sea tan grande que ni siquiera la luz pueda escapar.

Pero hay otra especie de agujero negro que es más raro y más poderoso. Estos agujeros negros supermasivos son de 1 millón a 1 billón de veces más masivos que el sol.

Los científicos no saben cómo se forman los agujeros negros supermasivos, pero creen que se encuentran en el centro de cada galaxia en el universo. También parecen limitar el tamaño de una galaxia, y cuándo y dónde tiene lugar la formación de estrellas.

El agujero negro supermasivo, en la imagen histórica, se encuentra en el centro de Messier 87, una gran galaxia que alberga trillones de estrellas. El agujero negro de M87 tiene aproximadamente 24 billones de millas de diámetro. Eso es casi 10 veces mayor que la distancia entre el sol y Neptuno.

Aunque el horizonte de eventos del agujero negro M87 nunca se había visto antes, el Telescopio Espacial Hubble ha visto enormes chorros de partículas de alta energía disparando desde su vecindario a 2 millones de millas por hora a lo largo de 5.000 años luz de espacio.

El agujero negro en el centro de M87 está incrustado en una burbuja de gas caliente que sólo las ondas de radio pueden penetrar. La resolución de un radiotelescopio es directamente proporcional a su tamaño, y para ver el horizonte de eventos del agujero negro, los científicos necesitaban un telescopio con un plato aproximadamente del tamaño de la Tierra.

Construir un instrumento de ese tamaño no es posible, pero a los científicos se les ocurrió otra solución. Al sincronizar ocho radiotelescopios repartidos por todo el planeta, pudieron hacer un plato virtual lo suficientemente grande como para resolver el horizonte de eventos M87 y ver el gas caliente y el polvo girando a su alrededor.

“Imagínese tomar un martillo, romper un radio y esparcir los fragmentos por toda la Tierra”, dijo Doeleman recientemente mientras describía el proyecto en el festival South by Southwest. “En realidad, eso fue lo que hicimos al conectar telescopios en diferentes continentes y sincronizar perfectamente la toma de datos”. Esto lo hace sonar fácil, pero no lo fue.

“Para que esto sucediera, tuvieron que unirse muchos elementos teóricos, computacionales, electrónicos y observacionales”, dijo Peter Galison, un historiador de ciencias de Harvard que no participó en el proyecto.

El telescopio submilimétrico cerca de Tucson es uno de los ocho observatorios en la matriz del telescopio Event Horizon. (David Harvey).

Ninguno de los ocho telescopios utilizados para capturar la imagen fue construido para este tipo de observación, por lo que todos tuvieron que ser remodelados para recopilar el tipo correcto de datos. Cientos de personas se movilizaron y se gastaron millones de dólares para garantizar que los datos se recopilaran correctamente. También se tuvieron que desarrollar nuevas estrategias de procesamiento de computadoras para unirlas todas.

Además de todo esto, los dioses del clima tuvieron que otorgar su bendición. El plan requería que cada telescopio mirara el mismo punto de cielo al mismo tiempo. Eso significa que tenía que haber cielos despejados sobre Hawai, España, Chile, México, Arizona y el Polo Sur en la misma noche.

Sólo hay una época del año en la que puede haber buen clima en todos estos lugares, y eso es en abril.

Seth Fletcher, un autor que se integró al equipo durante cinco años para escribir el libro “La sombra de Einstein: un agujero negro, una banda de astrónomos y la búsqueda para ver lo que no se puede ver”, dijo que hubo momentos en que pensó que el proyecto podría fracasar.

“Estaban tratando de hacer las primeras observaciones en 2015 y no lograron hacerlo. Tampoco pudieron hacerlo en 2016”, dijo. “Creo que mucha gente estaba pensando, ¿cuándo va a pasar realmente esto?”.

Finalmente, en los primeros 10 días de abril de 2017, el equipo pudo realizar una observación exitosa.

Los telescopios individuales recopilaron tanta información que fue más rápido enviarla por FedEx en discos duros a los investigadores en el Observatorio MST Haystack en Westford, Massachusetts, y al Instituto Max Planck de Astronomía en Bonn, en lugar de enviarlo por Internet, dijo el astrónomo Dimitrios Psaltis, científico del proyecto para Event Horizon Telescope de la Universidad de Arizona.

En última instancia, los miembros del equipo esperan que la imagen ayude a responder preguntas sobre los procesos extraños que ocurren en el borde de un agujero negro. También les permitirá probar las teorías de Einstein en uno de los entornos más extremos del universo.

Los investigadores ya han determinado que la silueta del horizonte de eventos del agujero negro coincide con las predicciones de la relatividad general, lo que demuestra que Einstein tiene razón nuevamente.

“Debo admitir que me sorprendió un poco que coincidiera con las predicciones que hicimos”, dijo Avery Broderick, un astrofísico teórico de la Universidad de Waterloo en Canadá y miembro del equipo científico del Event Horizon Telescope.

La nueva imagen del agujero negro es sólo el primero de muchos descubrimientos que Psaltis y sus colegas esperan hacer con el telescopio Event Horizon. En abril de 2018, además del agujero negro supermasivo de M87, observaron el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia de la Vía Láctea conocido como Sagittarius A *. En ese momento, agregaron un telescopio ubicado en Groenlandia a su matriz y capturaron el doble de datos que registraron en 2017.

“Si agregáramos más telescopios podríamos hacer imágenes más nítidas, podríamos hacer películas y podríamos estar muy cerca de comprender la dinámica del espacio y el tiempo cerca del horizonte”, dijo Galison. “Realmente hay un campo completamente nuevo para explorar”.

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