Fueron necesarios 5 años de trabajo de un equipo de 300 investigadores de 8 observatorios y 80 instituciones científicas, que conforman el telescopio global del diámetro de la Tierra llamado Event Horizon Telescope (Telescopio de Horizonte de Eventos, EHT, por sus siglas en inglés), para obtener la primera imagen de Sagitario A* (Sgr A*), el agujero negro que se localiza en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Se encuentra a 26 mil años luz y es lo que los científicos llaman un agujero negro supermasivo con 4.3 millones de veces la masa de nuestro Sol y mide 24 millones de kilómetros de diámetro. Es tan grande que si estuviera en el centro de nuestro Sistema Solar su tamaño abarcaría hasta la órbita de Mercurio.
Paradójicamente, es invisible, pero la luz y energía que atrapa y expulsa iluminan sus alrededores como un poderoso faro gigantesco. Está rodeado de una nube de gas que lo cubre como una espesa neblina y arroja al espacio un chorro tenue de rayos X provenientes de su centro.
La imagen de Sagitario A* es como una rosquilla anaranjada que no es homogénea y es asimétrica con tres regiones con más brillo color amarillo. El centro obscuro circular llamado “sombra” es el agujero que distorsiona el tiempo y el espacio. Es tan obscuro que nada, ni la luz, pueden escapar de él, quedan atrapados inexorablemente, como lo predijo Albert Einstein en su Teoría General de la Relatividad.
Un anillo de energía de fotones y materia atrapada gira velozmente a su alrededor a 100 millones de kilómetros por segundo, un tercio de la velocidad de la luz, formando un “disco de acreción” que emite el brillo. Esta radiación y materia es lo que pudo observarse como si fuera un colosal esmeril que, por la fricción, produce chispas al cortar el metal. La fricción eleva las temperaturas del disco a más de 10 millones de grados Celsius.
La zona más cercana al objeto masivo se conoce como “horizonte de eventos o sucesos”; de ahí el nombre del proyecto. Cualquier cosa que cruce ese horizonte queda inexorabelmente atrapado por la enorme gravedad del agujero negro, incluida la luz.
"Nos sorprendió lo bien que el tamaño del anillo coincidía con las predicciones de la Teoría de la Relatividad General de Einstein", dijo Geoffrey Bower, científico del proyecto EHT. "Estas observaciones sin precedentes han mejorado enormemente nuestra comprensión de lo que sucede en el centro de nuestra galaxia y ofrece nuevos conocimientos sobre cómo estos agujeros negros gigantes interactúan con su entorno”.
Este agujero negro ha formado el centro de la Vía Láctea y las más de 150 mil millones de estrellas y todos los objetos reunidos en ellas, incluido nuestro Sistema Solar, giran alrededor de él.
Los investigadores requirieron desarrollar herramientas complejas para superar los desafíos para captar imágenes, ya que las nubes de gas y polvo de su alrededor impedían observar nítidamente, tuvieron que observar a Sgr A* en varias noches durante muchas horas continuas. Al determinar su masa y su radio, detetctaron la influencia gravitacional que ejerce sobre los objetos que lo orbitan y los que están cerca.
Los resultados de las observaciones realizadas por los 8 radiotelescopios de manera simultánea se publicaron hoy en un número especial de la revista Astrophysical Journal Letters y en 9 conferencias de prensa llevadas a cabo sincronizadamente en Alemania, Chile, China, Corea del Sur, España, Estados Unidos, Japón, México y Taiwán.
En este logro participaron científicos mexicanos del Gran Telescopio Milimétrico, el Instituto de Astronomía de la UNAM y del Instituto de Radioastronomía de la UNAM, encabezados por David Hughes y Laurent Loinard.
Viendo ‘lo invisible’
Desde 1930 fueron detectadas por primera vez emisiones de radio provenientes de lo que se conoce como la Constelación de Sagitario; en 1974 se determinó que esta fuente provenía del centro de la galaxia y se le dio el nombre de Sagitario A*, pero algunos astrónomos pensaban que se debía a una acumulacion de estrellas. Fue hasta la década de los 80 que se formuló la hipótesis de que ese objeto pudiera ser una agujero negro gigante.
Durante décadas se sospechó que la Vía Láctea tenía un agujero negro supermasivo en su centro, como la mayoría de las galaxias. Los primeros datos que confirmaron su existencia fueron obtenidos en 1994 por dos equipos de científicos de Alemania y Estados Unidos, quienes analizaron durante 20 años el movimiento de las estrellas cercanas y determinaron que se movían bajo la influencia de una mancha oscura, densa y muy masiva. Andrea Ghez y Reinhard Genzel, quienes dirigieron esos equipos, compartieron el Premio Nobel de Física en 2020 por ese trabajo.
Ahora, con las observaciones del EHT se tiene la confirmación visual de que Sgr A* es un hoyo negro supermasivo. Estamos viendo lo invisible.
El equipo internacional de científicos trabajó durante cinco años, usando supercomputadoras para combinar y analizar los datos, mientras compilaba una biblioteca sin precedentes de agujeros negros simulados para compararlos con las observaciones. También monitorearon las estrellas cercanas y la nube de gas que lo rodea, analizaron sus movimientos y así pudieron determinar la influencia que ejerce el agujero negro en los alrededores.
Desde hace mucho tiempo los astrónomos de todo el mundo buscaban la imagen de Sgr A*. Los científicos habían visto previamente estrellas orbitando a su alrededor; se sabía que era algo muy compacto y muy masivo en el centro de la Vía Láctea.
Peculiaridades de Sgr A*
La imagen de Sgr A* se une a la de Meisser 87 (M87), cuya imagen fue la primera obtenida de un agujero negro en 2019, por el mismo equipo de científicos del EHT.
La comparacion es inevitable: se trata de dos agujeros negros supermasivos, pero muy diferentes uno de otro. Aunque se ven muy similares, M87 es mil veces más grande y tiene 6 mil 500 millones de veces la masa del Sol, mientras que Sgr A* solo tiene 4 millones 300 mil veces la masa solar. Esto convierte a M87, que se encuentra en el centro de la galaxia M87, en uno de los agujeros negros supermasivos más grandes del Universo.
Por otro lado, Sagitario A * está mucho más cerca a solo 27 mil años luz, mientras que M87 se encuentra a 50 millones de años luz. En comparación con otros agujeros negros, Sgr A* es relativamente silencioso y no tiene mucha actividad.
Otra de las diferencias más notables es que en Sgr A* el gas y energía que giran alrededor de él se mueven mucho más rápido pues orbitan cada 5 minutos, mientras que en M87 ocurre cada semana. Esto dificultó el análisis, ya que el brillo y el patrón del gas cambiaban rápidamente, lo que obstaculizaba la captura de imágenes. Por ello, el EHT obtuvo miles de imágenes distintas que fueron agrupadas para construir una sola foto general promedio.
"Ahora podemos estudiar las diferencias entre estos dos agujeros negros supermasivos para obtener nuevas pistas valiosas sobre cómo funciona este importante proceso", dijo Keiichi Asada, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de Taiwán. "Tenemos imágenes de dos agujeros negros: uno en el extremo grande y otro en el extremo pequeño de los agujeros negros supermasivos en el Universo, por lo que podemos ir mucho más lejos en las pruebas de cómo se comporta la gravedad en estos entornos extremos como nunca antes".
En este proyecto participan los observatorios Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA); Atacama Pathfinder Experiment (APEX); IRAM 30-meter Telescope; James Clerk Maxwell Telescope (JCMT); el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (LMT); el Submillimeter Array (SMA); el Telescopio Submilimétrico UArizona (SMT); y el Telescopio del Polo Sur (SPT). También se han sumado el Greenland Telescope (GLT); el NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA); y el UArizona 12-meter Telescope en Kitt Peak.
Event Horizon Telescope es una muestra clara de la importancia de la colaboración internacional entre científicos, quienes unieron sus conocimientos y capacidades tecnológicas con los que han podido develar misterios que de forma individual simplemente hubiera sido imposible.
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