Mundo Sociedad Sábado, 8 de junio de 2019 | Edición impresa

Astrofísica: contemplando un agujero negro, la foto de M87

Hace muy poco se obtuvo la primera foto de un agujero negro, hazaña cercana a lo imposible.

Por Andrés Aceña - Conicet



Hace poco más de dos meses mes recorrió el mundo la noticia de que se había obtenido la primera foto de un agujero negro, reconstruida a partir de datos obtenidos dos años antes. 

En esta era de noticias rápidas podría parecer que algo con esa antigüedad ya no tendría interés alguno. Sin embargo en ciencia las cosas son un poco distintas, cada logro es invaluable. Como ejemplo, el mes pasado se celebró el centenario de la fotografía de Arthur Stanley  Eddington (astrofísico inglés, 1882-1944) al eclipse solar del 29 de mayo de 1919. No fue una foto más, sino que al permitir medir la desviación de la luz al pasar cerca del Sol, fue la primera confirmación experimental de la teoría de la Relatividad General, y abrió el camino para que cien años después tengamos una imagen de uno de los objetos más extraños que se puedan imaginar. Vale la pena mencionar que previo al logro de Eddington, un grupo liderado por Charles Dillon Perrine (1867-1951) del Observatorio Astronómico de Córdoba estaba buscando la misma foto, y que en tres expediciones se toparon con las enemigas más formidables de la astronomía óptica, las nubes.

 

Exóticos y poco comprendidos

Ahora nos encontramos con una nueva foto, también revolucionaria, por ser la primera vez que tenemos la imagen de un agujero negro y el anillo de materia que lo rodea. Si bien los agujeros negros son objetos que ya están dentro del conocimiento popular, siguen siendo objetos exóticos y poco comprendidos. La teoría que predijo su existencia y con la cual los describimos es la Relatividad General. Yendo hacia los tecnicismos, un agujero negro es una región del espacio, cuya forma es aproximadamente esférica, desde la cual nada sale, y que contiene una singularidad en su interior. De esa lista de propiedades, sin duda la más extraña y todavía menos entendida es la singularidad, que clásicamente se puede pensar como un borde del espacio donde la gravedad se hace infinita. Lamentablemente no tenemos forma de adentrarnos en un agujero negro para “espiar” la singularidad, aunque la ciencia ha mostrado que conviene la cautela antes de decir que algo es imposible.

 

Grandes distancias

La foto que se obtuvo corresponde al objeto llamado M87*, que es el centro de la galaxia M87, y que se encuentra a unos 54 millones de años luz de la Tierra. No es una galaxia al azar, sino que se tenían ya fuertes indicios de que en su centro se encontraba un agujero negro, con una idea aproximada del tamaño de dicho objeto, y también con expectativas fundadas de qué frecuencia de luz sería necesaria utilizar para observarlo.

El tamaño angular de M87* se estimaba en unos 50 micro segundos de arco, que para ponerlo en perspectiva, es como querer observar desde el centro de Mendoza un glóbulo rojo colocado en la ciudad de San Martín. No es que M87* sea chico, simplemente está lejísimo. No sólo eso, sino que la frecuencia de luz para observarlo tiene que estar en lo que se llama “radio”, que en este caso son longitudes de onda de alrededor de un milímetro. Hay una ley en astronomía que dice que cuanto más chico es lo que se quiere ver, más grande tiene que ser el telescopio (en este caso es un telescopio de radio, con lo que el telescopio es una antena parabólica). Para la foto que se buscaba el telescopio tenía que ser del tamaño de la Tierra. Para subsanar esto existe una técnica llamada interferometría, donde se combinan varios telescopios pequeños para simular un telescopio cuyo tamaño sea el tamaño de la distancia entre los telescopios pequeños.

 

UTE del espacio

Para llevar a cabo esta complicadísima empresa se creó una colaboración internacional llamada “Event Horizon Telescope” (EHT), que comenzó en 2009, reune a más de 200 científicas y científicos de 60 instituciones y opera una colaboración de 8 radiotelescopios. Las áreas de conocimiento de las que se necesitó experticia crucial incluyeron radioastronomía, interferometría de muy larga base (VLBI), teoría y simulaciones numéricas en Relatividad General, y procesamiento de imágenes. Los datos de los radiotelescopios fueron tomados en abril de 2017, guardados en discos duros y enviados por avión a dos centros de procesamiento, uno en Estados Unidos y otro en Alemania. Allí se utilizaron supercomputadoras especialmente diseñadas para correlacionar los datos, para luego pasar a la etapa de reconstrucción y procesado de la imagen. Finalmente emergió la primera foto de un agujero negro.

Si bien el impacto de tener la foto es apabullante, no lo es menos lo que ahora sabemos sobre el agujero negro. Tiene una masa de 6,500 millones de veces la masa del Sol y un diámetro de 36 horas-luz, inimaginablemente mayor que los 8 minutos que le lleva a la luz llegar desde el Sol a la Tierra. El anillo de materia que rodea el agujero negro tiene un diámetro de 8 días-luz y un ancho de  4 días-luz.

 

Por supuesto que la historia no se cierra acá, como siempre en ciencia, una respuesta es un trampolín para nuevas preguntas. La primera es cómo y a qué velocidad está rotando el agujero negro, así como el anillo de plasma que lo rodea. Más cerca nuestro, pero más pequeño, de apenas 4 millones de masas solares, tenemos a SgA*, nuestro propio agujero negro, en el centro de nuestra galaxia. Por ser más pequeño, aunque está más cerca, es más difícil obtener una imagen, a la vez que la materia que lo rodea cambia mucho más rápido, por lo que a las dificultades previas se le suma que es difícil obtener una imagen que no esté “movida”. Y siempre hay también que dejar lugar para preguntas que todavía no imaginamos.

Para cerrar quisiera poner un poco en perspectiva este logro de la humanidad. En cien años quizás no recordemos muchas de las noticias que hoy aparecen, pero sin duda recordaremos la primera foto de un agujero negro, y sin duda seguiremos celebrando la foto que dio sustento a la teoría que predijo con increíble exactitud la existencia de objetos más allá de la imaginación, en cien años tendremos un centenario y un bicentenario para festejar.

* Conicet, Laboratorio de Relatividad General y Gravitación, FCEN, UNCuyo.