FOTOGRAFIAR UN AGUJERO NEGRO

Héctor Rago

Agujeros Negros media-stars

De todos los conceptos que la física ha recreado, ninguno, ni las supernovas, ni la antimateria, ni la teletransportación cuántica, ni siquiera el Big Bang tienen el poder mediático de los agujeros negros.
La física lo volvió a hacer. Una vez más las redes sociales estallan y buena parte de la humanidad contempla asombrada a través de los medios y de internet, la primera fotografía de las inmediaciones de un agujero negro, ese “objeto secreto y conjetural” que nos recuerda que el universo puede ser más extraño de lo que podemos imaginar.

La foto de la sombra del agujero negro en la galaxia M-87

¿Son los agujeros negros una solución a las complejas ecuaciones producidas por la imaginación de los físicos o la “Deus ex machina” invocada por los astrofísicos para explicar algunas observaciones del universo violento? La fotografía difundida en abril de 2019 es la evidencia rotunda de que son las dos cosas. Un agujero negro es un objeto con una existencia real (filósofos disculpen) y que se parece a lo que dicen las soluciones matemáticas de la relatividad.
Cierto, no es la primera vez que la física conjetura entidades que no se han visto. Neptuno, los átomos, la antimateria, el bosón de Higgs y muchas más, fueron primero una conjetura teórica, hasta cuando se observaron.

Creer para ver

Los agujeros negros son una predicción de la relatividad, no una predicción de Einstein, sino de su teoría que sabía más que él. Las teorías de la física hablan en un lenguaje cifrado y no siempre es obvia su interpretación. En las primeras décadas del siglo XX la relatividad era el paraíso de los teóricos y matemáticos que hurgaban en las ecuaciones buscando una interpretación clara de lo que la teoría establece. Schwarzschild, Oppenheimer, Thorne, Hawking, Penrose y muchos más descifraron lo que la relatividad afirmaba de los agujeros negros. Los teóricos necesitan creer, para ver.

La imagen figurada por un artista de un agujero negro

Los agujeros negros teóricos son objetos muy sencillos. Desde afuera sus únicas propiedades son su masa y su spin o rotación. Su rasgo distintivo, es el horizonte de eventos, una frontera que separa la región externa, que podemos observar, de la interna, de la que no sale ni siquiera la luz, atrapado todo por el poderoso campo gravitacional. El horizonte define el tamaño del agujero negro, y a su vez el radio del horizonte depende de la masa encerrada. Una vez transgredida la frontera del horizonte, ya no habrá vuelta atrás. Como en las puertas del infierno en la Divina Comedia, “…abandonad toda esperanza, quienes aquí entráis”. Materia y radiación son arrastrados hacia la región central y no hay fuerza conocida que contrabalancee la atracción implacable de la gravedad y ocurre el colapso total a un punto, la temible singularidad, donde las leyes conocidas pierden validez. En realidad, la ausencia de leyes nos impide saber el destino final de la materia que colapsa: puerta hacia otro universo, agujero de gusano o infinitos son meras especulaciones.

Ver para creer.

Cuando en el universo real los astrónomos detectan una masa grande en una región pequeña, hay un candidato a agujero negro. En el centro de la galaxia M87 una masa equivalente a la de 6.500 millones de soles ocupa un tamaño algo mayor que nuestro sistema solar. Un disco de materia a elevadísimas temperaturas gira a velocidades cercanas a la de la luz. Todas las observaciones sugieren la existencia de un agujero negro súper-masivo.  

No podemos ver un agujero negro, pero sus efectos en la materia cercana sí: es como observar el viento detectando el remolino de las hojas.
Acercarse visualmente al punto de no retorno del agujero suponía un telescopio con una resolución sin precedentes porque M87 está a muy lejos y el horizonte del agujero negro es muy pequeño, la resolución equivalente a ver desde la Tierra, una toronja en la luna. El telescopio Horizonte de eventos (EHT) en un alarde tecnológico formidable, logró la resolución necesaria, unas 2000 veces la del Hubble, coordinando ocho telescopios a lo largo y ancho del planeta, sincronizados funcionando como si fuera uno sólo del tamaño de la Tierra. Se fotografió en ondas de radio de algo más de 1 mm de longitud de onda, y se procesaron cientos de miles de millones de gigabytes de información para ver la sombra del agujero negro, el efecto combinado del horizonte y de la curvatura del espacio alrededor del agujero.

El EHT, un grupo de ocho radiotelescopio funcionando como uno solo

Complicados algoritmos permitieron juntar la información y “revelar” la imagen de las inmediaciones del M 87*. La foto es la evidencia de la existencia real de agujeros negros. Antes de ella, las ondas gravitacionales detectadas por Ligo emitidas por la fusión de agujeros negros eran la prueba indirecta más convincente. La coincidencia entre lo que el telescopio observó y las expectativas teóricas fue asombrosa.


Una década de esfuerzos de coordinación de equipos, cinco días de la sesión fotográfica, dos años de análisis y “revelado” de la foto y una hora de la rueda de prensa son apenas el comienzo de observaciones cada vez más nítidas y de descubrimientos fascinantes. Más telescopios y más observaciones nos irán afinando cada vez más la imagen del agujero negro en M87 y del que está en nuestro patio trasero, en el centro de la Vía Láctea.

Estas observaciones nos permitirán eventualmente conocer cómo se forman los agujeros negros súper-masivos y cuál es su rol en el origen y evolución de las galaxias. La humanidad puede con justicia sentirse orgullosa de haber aprendido un poco más del inconcebible universo.

@hectorrago

Realizador de Astronomía Al Aire
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EL AGUJERO NEGRO EN M-87, EN NÚMEROS

El agujero negro está a unos 55 millones de años luz de distancia de nosotros.

Su masa es 6500 millones de veces la masa de nuestro sol.

Su masa es la 700 ava parte de la masa de toda la galaxia M87.

Su horizonte es de 18 horas luz, una vez y media el tamaño del sistema solar.

La sombra es 2,6 más grande que el horizonte.

Ángulo que forma el horizonte visto desde la Tierra: 10 milisegundos angulares.

Absorbe unas 90 masas terrestres al día.

El disco de acreción es de 0,4 años luz del centro, unas 60 veces el horizonte.

Ejecta materia en jets que alcanzan unos 5000 años luz.

La resolución del telescopio EHT es unas 2000 veces la del Hubble.

En 5 días de observaciones se obtuvieron 5 millones de terabytes de información.
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En la musicalización se oye:
1.- Trío, op. 100 – Andante con moto, de Franz Schubert, 1827.
2.- Duet – Laszlo, Lydias Dream para piano y guitarra

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