Por Davide Castelvecchi para Revista Nature

Fotografía de portada: Los científicos han obtenido la primera imagen de un agujero negro, utilizando las observaciones del Telescopio del Horizonte de Eventos del centro de la galaxia M87. Crédito: Colaboración del Telescopio del Horizonte del Eventos

Traducción al español: Alpinismonline Magazine

Los astrónomos finalmente han visto la negrura de un agujero negro. Al unir una red global de radiotelescopios, por primera vez produjeron una imagen de un horizonte de sucesos, el borde peligroso de un agujero negro, en un contexto de luz giratoria.

"Hemos visto las puertas del infierno al final del espacio y el tiempo", dijo el astrofísico Heino Falcke de la Universidad de Radboud en Nijmegen, Países Bajos, en una conferencia de prensa en Bruselas.

Las imágenes muestran el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87, a unos 16 megaparsecs (55 millones de años luz) de distancia. Revelan, con mayor detalle que nunca, el horizonte de eventos, la superficie más allá de la cual la gravedad es tan fuerte que nada de lo que la cruza, ni siquiera la luz, puede volver a salir.

Los resultados altamente esperados, comparables a reconocer una dona en la superficie de la Luna, se dieron a conocer hoy por la colaboración de Event Horizon Telescope (EHT) en seis conferencias de prensa simultáneas en cuatro continentes. Los resultados también aparecieron en una serie de artículos en Astrophysical Journal Letters publicados el 10 de abril.

Predicciones del agujero negro

Hace casi un siglo, los físicos primero deducían que los agujeros negros deberían existir a partir de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, pero hasta ahora la mayoría de la evidencia ha sido indirecta. El EHT ahora ha hecho una confirmación nueva y espectacular de esas predicciones.

El equipo observó dos agujeros negros, M87 y Saggitarius A , el vacío en el centro de la Vía Láctea, durante cinco noches en abril de 2017. Reunieron suficiente resolución para capturar objetos distantes al vincular ocho observatorios de todo el mundo, desde Hawái hasta el Polo Sur - y cada uno recolectó más datos que el Gran Colisionador de Hadrones en un año. Tomó dos años de trabajo juntar las fotos.

Los horizontes de eventos son la característica definitoria de los agujeros negros. Para un observador cercano, un horizonte de eventos debe aparecer como una superficie esférica que oculta sus interiores. Debido a que la luz puede cruzar la superficie de una sola manera, hacia adentro, el globo debería verse completamente negro.

El horizonte de eventos de un agujero negro debería aparecer cinco veces más grande de lo que es, porque el agujero deforma el espacio circundante y dobla los caminos de la luz. El efecto, descubierto por el físico James Bardeen en la Universidad de Washington en Seattle en 1973, es similar a la forma en que una cuchara parece más grande cuando se sumerge en un vaso de agua. Además, Bardeen demostró que el agujero negro proyectaría una "sombra" aún mayor. Esto se debe a que, a cierta distancia del horizonte de eventos, la mayoría de los rayos de luz se doblan tanto que efectivamente orbitan alrededor del agujero negro.

Sin embargo, para resolver realmente los detalles en la escala del horizonte de eventos, los radioastrónomos calcularon que necesitarían un telescopio del tamaño de la Tierra (la resolución de un telescopio también es proporcional a su tamaño). Afortunadamente, una técnica llamada interferometría podría ayudar. Involucra a varios telescopios, ubicados alejados entre sí y apuntando al mismo objeto simultáneamente. Efectivamente, los telescopios funcionan como si fueran fragmentos de un gran plato.

Varios equipos de todo el mundo refinaron sus técnicas y actualizaron algunos de los principales observatorios para que pudieran agregarlos a la red. En particular, un grupo liderado por Shep Doeleman, ahora en la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, adaptó el Telescopio del Polo Sur de 10 metros y el Arsenal Milimétrico / submilimétrico de Atacama (ALMA) de US$ 1,4 mil millones en Chile para hacer el trabajo.

Luego, en 2014, Falcke, Doeleman y grupos de todo el mundo se unieron para formar la colaboración EHT. Hicieron su primera campaña de observación de la Tierra en 2017. Observaron a Sagittarius A  y M87 durante un período de dos semanas en abril, cuando es más probable que las ubicaciones de los observatorios obtengan buen clima simultáneamente.

El año pasado, mientras aún se estaban procesando los datos, Falcke le dijo a la Revista Nature que esperaba que el experimento recopilara una gran cantidad de información sobre la estructura de los agujeros negros, pero aún no es una imagen bonita. En el mejor de los casos, se parecería a "un maní feo", dijo. "O tal vez, la primera imagen será solo unas pocas manchas. Puede que ni siquiera se parezca a un cacahuete ".

El EHT realizó otra campaña de observación en 2018 (el análisis de esos datos aún está en proceso), pero canceló una campaña de observación planeada este año debido a problemas de seguridad cerca de uno de sus sitios más importantes, el Telescopio de Milímetro Grande LMT de 50 metros en México. Planean continuar haciendo observaciones una vez al año a partir de 2020.

La colaboración ahora está buscando fondos para establecer un punto de apoyo en África, que llenaría una brecha importante en la red. El plan es reubicar un plato de 15 metros, un telescopio sueco retirado del servicio, desde Chile hasta la Montaña de la Mesa Gamsberg en Namibia. Por ahora, la red ya ha conseguido dos adiciones importantes: un plato en Groenlandia y una matriz en los Alpes franceses.

Fuente: Revista Nature