Esta es la imagen de un agujero negro

Einstein tenía razón. La histórica foto confirma la teoría de la relatividad y abre una nueva puerta para entender los misterios del cosmos

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Una imagen inédita: así se captó la primera foto de un agujero negro Una red de telescopios de todo el mundo se ha unido para captar esta imagen nunca vista de uno de los fenómenos más extremos

Todo empezó con Einstein. Y acabó con una red de ocho telescopios cuya señales se han combinado para formar una especie de gigantesca antena parabólica que cubre toda la Tierra y que ha permitido obtener una imagen en el corazón de la Vía Láctea que ha entrado con todos los honores en la historia de la astrofísica y la astronomía. Es la primera vez que se ha observado un agujero negro de forma directa. Lo nunca visto. 

«Hemos tomado la primera imagen de un agujero negro», ha dicho el director del EHT, Sheperd S. Doeleman, del Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian (Estados Unidos). «Se trata de un hito histórico en astronomía obtenido por un equipo de más de 200 investigadores», ha añadido.

Los agujeros negros son objetos cósmicos extraordinarios con enormes masas, pero con tamaños extremadamente compactos. La presencia de estos objetos afecta a su entorno de maneras extremas, deformando el espacio-tiempo y sobrecalentando cualquier material circundante. «Si está inmerso en una región brillante, como un disco de gas que refulge intensamente, podemos esperar que un agujero negro cree una región oscura similar a una sombra, algo predicho por la relatividad general de Einstein pero que nunca habíamos visto antes», explicó el Presidente del Consejo Científico del EHT, Heino Falcke, de la Universidad de Radboud, en Países Bajos. La sombra se dio a conocer al mundo en un día para la historia.

«Esta sombra, causada por la flexión gravitacional y la captura de luz por parte del horizonte de sucesos, revela mucho sobre la naturaleza de estos objetos fascinantes y nos ha permitido medir la enorme masa del agujero negro de M87». Es justo el que se sitúa en el centro de nuestra galaxia. Tiene una masa superior en 6.500 millones de veces a la de nuestro sol.

Así se presentó en directo la primera imagen de un agujero negro

El hito aparece anunciado en una serie de seis artículos científicos publicados hoy en una edición especial de la revista Astrophysical Journal Letters. «Poder ver de forma directa la imagen de un agujero negro, que durante tantos años hemos perseguido, de una forma tan nítida supone una gran emoción para mi y para muchos de mis colegas», destacó desde la presentación del hallazgo en Chile el español Xabier Barcons, quien también destacó la colaboración internacional que hizo posible superar un enorme desafío.

Ocho telescopios

De hecho, el telescopio EHT conecta las señales de ocho radiotelescopios repartidos por todo el planeta, entre ellos uno de España, para formar un telescopio virtual del tamaño de la Tierra con una sensibilidad y resolución sin precedentes. Esta tecnología ofrece a los científicos una nueva forma de estudiar los objetos más extremos del universo predichos por la relatividad general de Einstein, un siglo después del histórico experimento que confirmó esta teoría por primera vez. «Todos juntos hemos conseguido esto y todos juntos debemos trabajar en el futuro para lograr los muchos hitos científicos que nos esperan en los próximos años», resaltó Barcons.

Para que los telescopios pudieran tomar una imagen era necesario que en en cada uno de los emplazamientos donde se situaban a lo largo del planeta estuviera el cielo despejado, algo muy difícil de conseguir. Pero esta rara combinación se logró. Luego, con múltiples observaciones independientes del EHT, analizadas cada una con distintos métodos de reconstrucción de imágenes, se reveló una estructura en forma de anillo con una región oscura central: la sombra del agujero negro.

«Una vez que estábamos seguros de que habíamos captado la sombra, pudimos comparar nuestras observaciones con una amplia serie de simulaciones por ordenador que incluyen la física del espacio curvo, la materia sobrecalentada y los potentes campos magnéticos alrededor del agujero negro. Muchas de estas características de la imagen observada concuerdan sorprendentemente bien con nuestras predicciones teóricas», destacó Paul T.P. Ho, miembro del consejo de EHT y director del East Asian Observatory [5]. «Esto reafirma nuestra interpretación teórica de las observaciones, incluida la estimación de la masa del agujero negro», dijo.

Los telescopios que se han empleado para la obtención de estos resultados son: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), ambos en Chile; el telescopio del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) 30 metros en Sierra Nevada (Granada, España); el James Clerk Maxwell Telescope, en Hawái (Estados Unidos); el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (México), el Submillimeter Array (Hawái), el Submillimeter Telescope, en Arizona (Estados Unidos), y el South Pole Telescope, en la Antártida [7].

Varios astrónomos españoles participaron en este hito científico. José Luis Gómez, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), desarrolló uno de los tres algoritmos usados para la reconstrucción de las imágenes de la sombra del agujero negro en M87. Además, Gómez es uno de los coordinadores del artículo científico, publicado hoy, donde se presentan y analizan estas imágenes. Antxon Alberdi, director del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), lidera investigaciones sobre la formación de chorros relativistas a partir del acrecimiento en torno a agujeros negros supermasivos. Iván Martí-Vidal, del Instituto Geográfico Nacional (IGN), diseñó los algoritmos que permitieron combinar los datos de ALMA (el elemento más sensible del EHT) con el resto de radiotelescopios.

Miguel Sánchez-Portal, director del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM); Salvador Sánchez e Ignacio Ruiz (ingenieros); Pablo Torné (investigador) y Rebecca Azulay (Universidad de Valencia) participaron en la organización, configuración del equipamiento técnico y en la realización de las observaciones desde el radiotelescopio IRAM 30 metros en Sierra Nevada, Granada, uno de los que forman la red EHT.

«El Telescopio Horizonte de Sucesos ha transformado nuestra visión de los agujeros negros de un concepto matemático en algo real que puede ser estudiado a través de repetidas observaciones astronómicas», explicó José Luis Gómez. «Hemos logrado algo que parecía simplemente imposible hace tan sólo una generación», apostilló Doeleman, el director del proyecto. «Los avances tecnológicos y la puesta en marcha de nuevos radiotelescopios durante la última década han permitido a nuestro equipo crear este nuevo instrumento, diseñado para ver lo invisible», añadió.

Las observaciones del EHT utilizan una técnica llamada interferometría de muy larga base (VLBI, Very-Long-Baseline Interferometry) que sincroniza los telescopios ubicados en instalaciones de todo el mundo y explota la rotación de nuestro planeta para formar un enorme telescopio del tamaño de la Tierra, observando en una longitud de onda de 1,3 mm. VLBI permite al EHT alcanzar una resolución angular de 20 microsegundos de arco (suficiente para leer un periódico en Nueva York desde un café de París).

La rueda de prensa principal comenzó a las tres de la tarde en Bruselas y se pudo seguir en directo desde La Voz de Galicia. En ella participaron el comisario europeo de Investigación, Ciencia e Innovación, Carlos Moedas, y un panel formado por diferentes investigadores. Pero también hubo comparecencias paralelas en Santiago de Chile, Shanghái (en mandarín), Tokio (en japonés), Taipei (en mandarín) y Washington (en inglés). Otras instituciones de diferentes países también se animaron a contribuir a la divulgación de este anuncio y, en Madrid, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) convocó su propio acto para presentar los que considera que son unos «resultados pioneros».

Más de un siglo después de que apareciesen de forma espontánea en las ecuaciones de la Relatividad General, formulada por Albert Einstein en 1915, la ciencia ha conseguido publicar esta primera fotografía de un agujero negro. «En cierto modo estamos ante el descubrimiento oficial del fenómeno. Hasta ahora solo han habido hipótesis. Todos los teóricos creemos que existen y muchos de los eventos que vemos solo se explican si están ahí. Poder fotografiar uno representa una hazaña increíble porque se trata del objeto más extremo que existe en el universo», asegura José Luis Fernández Borbón, investigador del Instituto de Física Teórica del CSIC.

«Los telescopios observan un mismo objeto y recogen los datos en perfecta sincronía. A continuación se envían a dos superordenadores que son los encargados de combinarlos y generar imágenes astronómicas de una resolución sin precedentes», explica Pablo Torne, astrofísico del Observatorio español IRAM Pico Veleta en Sierra Nevada, uno de los centros que integran el programa.

El secretismo en torno al anuncio es máximo. No se ha filtrado nada sobre cómo puede ser la imagen. Sin embargo, Gargantúa, el agujero negro de la película Interstellar, permite hacerse una idea del aspecto que podría tener el objeto masivo que hay en el centro de la Vía Láctea. «Se parece un poco a Saturno. Por una parte hay un anillo de material que está cayendo y emite radiación y que por tanto es visible. Además, parece como si el anillo rodea al agujero por la parte superior e inferior. Pero en realidad se trata de un efecto óptico porque la luz se curva», comenta Borbón.

Este efecto que produce la luz y que se llama lente gravitacional debería estar presente, salvo sorpresas, en la fotografía. «Lo que uno espera encontrar en el área de influencia de un agujero negro es que el espacio esté distorsionado y por tanto se observen cosas raras, como que la luz sigue trayectorias raras», reconoce el físico. Esto explica por que los objetos que están detrás son visibles, tal y como se aprecia con Gargantúa. «Da la sensación de que está encima pero en realidad está detrás», añade.

Alrededor del agujero, una región de partículas de polvo y gas brillante. «Están cayendo a diferentes velocidades y se rozan unas con otras. De esta forma se van calentando hasta que llega un momento que emiten luz».

Más allá de una frontera conocida como horizonte de sucesos, nada se sabe sobre lo qué ocurre dentro pero esta fotografía puede aportar mucho sobre esa región previa e iluminada. «Toda la información que obtengamos de la vecindad de un resulta vital para saber ante qué estamos. La sombra de un agujero negro es uno de esos testigos», confiesa Javier Mas, físico teórico de la Universidade de Santiago.

El cosmos es desde hoy un poco menos oscuro. Todo el conocimiento científico actual se restringe únicamente al 5 %, que representa el universo ordinario y visible. El 95 % restante está formado por una misteriosa energía y una desconocida materia, de la que los agujeros negros parecen tener mucho que decir. «Si siguen encontrándose tantos como últimamente, podrían acabar siendo una fracción importante de la materia oscura», apunta Mas. «La materia oscura se comporta como la normal aunque no interactúa con la luz pero sí notamos su efecto gravitatorio. En el caso concreto de las galaxias podrían estar ayudando a mantenerlas unidas», termina Borbón.

«Es el primer fotograma de una película que está por rodar»

R. Romar

El investigador Iván Martí, que participó en el hallazgo, asegura que los nuevos estudios permitirán comprender el funcionamiento de los agujeros negros y de la materia

Iván Martí, del Instituto Geográfico Nacional, diseñó los algoritmos que permitieron conectar los datos del telescopio Alma, situado en Chile y el principal de la red, con el resto de los observatorios participantes.

 

-Tenemos por fin la foto más buscada. ¿Aquí se acabó todo?

-No. Nos queda mucho por hacer. La foto es el primer fotograma de una gran película que está aún por rodar.

-¿A qué se refiere?

-A que tenemos la posibilidad de estudiar a partir de ahora los campos magnéticos, que son los alrededores del horizonte de sucesos; la materia que rodea al agujero negro y cómo esta ayuda, quizás, a generar esos chorros relativistas enromes que se ven saliendo de los agujeros negros más masivos.

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