Obtienen la primera imagen de un agujero negro

Sombra del agujero negro de la galaxia M87. Crédito: Colaboración EHT.

El Event Horizon Telescope (EHT), un conjunto global de ocho radiotelescopios terrestres que opera en el marco de una colaboración internacional, fue diseñado para obtener imágenes de un agujero negro. El 10 de abril, en conferencias de prensa organizadas en distintos países, los investigadores del EHT revelaron la primera prueba visual directa de la existencia de un agujero negro supermasivo y su sombra.

El hallazgo fue anunciado en seis artículos publicados en una edición especial de The Astrophysical Journal Letters. La imagen obtenida confirma la presencia de un agujero negro en el centro de Messier 87, una galaxia masiva que habita Virgo, un cúmulo de galaxias cercano a nosotros. El agujero negro se encuentra a 55 millones de años-luz de la Tierra y tiene una masa 6.500 millones de veces superior a la de nuestro Sol.

El EHT reúne telescopios ubicados en distintas partes del planeta para formar un telescopio virtual del tamaño de la Tierra dotado de una sensibilidad y una capacidad de resolución sin precedentes. El EHT es el resultado de años de colaboración internacional, y brinda a los científicos una nueva manera de estudiar los objetos más extremos del Universo, predichos por la relatividad general de Einstein, durante el centenario del experimento histórico que confirmó la teoría por primera vez.

“Estamos dando a la Humanidad la primera imagen de un agujero negro; es una puerta de salida de nuestro Universo”, manifestó Sheperd S. Doeleman, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian y director de proyecto del EHT. “Este es un hito en astronomía, una proeza científica sin precedentes lograda por un equipo de más de 200 investigadores”.

Los agujeros negros son objetos cósmicos extraordinarios, caracterizados por tener una masa enorme en un tamaño muy compacto. La presencia de estos objetos afecta su entorno de maneras extremas, curvando el espacio-tiempo y supercalentando todo el material circundante.

“Si está inmerso en una región luminosa, como un disco de gas brillante, se espera que el agujero negro produzca una zona oscura similar a una sombra, algo que había sido predicho por la relatividad general de Einstein y que nunca habíamos visto antes”, explica Heino Falcke, de la Universidad Radboud (Países Bajos), quien se desempeña como director del Consejo Científico del EHT. “Esta sombra, causada por la curvatura gravitacional y la captura de luz por el horizonte de eventos, revela mucho acerca de la naturaleza de estos objetos fascinantes, y nos permitió medir la enorme masa del agujero negro de M87”.

Gracias al uso de diferentes métodos de calibración y obtención de imágenes, se pudo revelar la presencia de una estructura circular alrededor de una zona oscura –la sombra del agujero negro– en múltiples observaciones independientes realizadas por el EHT.

“Una vez que tuvimos la certeza de haber obtenido una imagen de la sombra, pudimos comparar nuestras observaciones con complejos modelos informáticos que incorporaban las características físicas de la curvatura del espacio, el supercalentamiento de la materia y campos magnéticos intensos. Muchos de los aspectos de la imagen obtenida coinciden sorprendentemente bien con nuestra comprensión teórica”, señaló Paul T. P. Ho, miembro del directorio del EHT y director del East Asian Observatory. “Esto nos da confianza en la interpretación de nuestras observaciones, incluida nuestra estimación de la masa del agujero negro”.

Ubicaciones de los telescopios usados para las observaciones de 2017 de M87. Crédito: NRAO.

La creación del EHT fue un enorme desafío que requirió modernizar y conectar una red mundial de ocho telescopios existentes en distintos emplazamientos a gran altitud. Estas instalaciones se encuentran en volcanes de Hawái y México, en montañas de Arizona (Estados Unidos) y en la Sierra Nevada de España, en el desierto de Atacama, en Chile, y en la Antártica.

Las observaciones del EHT usan una técnica conocida como interferometría de línea de base muy larga (VLBI, en su sigla en inglés), que sincroniza telescopios de todo el mundo y aprovecha la rotación de nuestro planeta para crear un gran telescopio del tamaño de la Tierra que observa a una longitud de onda de 1,3 mm. Esta técnica permite al EHT alcanzar una resolución angular de 20 microarcosegundos, suficiente para leer un periódico en Nueva York desde un café en París.

Los telescopios que participaron en este trabajo son ALMA, APEX, el IRAM 30 m, el James Clerk Maxwell Telescope, el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano, Submillimeter Array, Submillimeter Telescope y el Telescopio Polo Sur. Se usaron supercomputadores altamente especializados del Instituto de Radioastronomía Max Planck y el MIT Haystack Observatory para combinar los petabytes de datos brutos recabados.

La construcción del EHT y las observaciones anunciadas representan el desenlace de décadas de trabajo técnico, teórico y de observación, en el marco de una estrecha colaboración internacional que reunió investigadores de todo el mundo. Fueron trece instituciones las que se unieron para crear el EHT con infraestructura existente y el apoyo de distintas entidades.

“Hemos logrado algo que se creía imposible hace tan solo una generación”, celebra Doeleman. “Los avances tecnológicos y la construcción de nuevos radiotelescopios en el último decenio permitieron a nuestro equipo armar este nuevo instrumento, diseñado para ver lo invisible”.

Fuente: ALMA