Por primera vez, lograron fotografiar un agujero negro
Un equipo de 200 científicos confirmó las predicciones de la teoría de Einstein
Un equipo de 200 científicos, que utilizaron una red de ocho radiotelescopios situados en diferentes partes del mundo, difundieron ayer lo que se creía imposible: la primera foto de un agujero negro, un fenómeno misterioso con un campo gravitatorio del que no escapa ninguna partícula, ni siquiera la luz. La imagen confirma las predicciones de la teoría de la relatividad de Einstein.
A primera vista, parece un anillo de fuego. Pero para astrofisicos y cosmólogos la imagen captada por ocho radiotelescopios enfocados durante cuatro días en un objeto distante 50 millones de años luz de la Tierra, en la galaxia M87, es como haber atisbado “las puertas del infierno” o haber podido ver lo invisible: una extraña entidad prevista por la teoría de la relatividad de Einstein que el físico John Wheeler bautizó como “agujero negro” y que representa un portal a un mundo misterioso cuya gravitación es tan fuerte que retuerce la geometría del universo e impide la salida de todo, hasta de la luz.
“Uno no puede ver el agujero negro, pero sí su sombra cuando la luz desaparece detrás del ‘horizonte de sucesos’, la frontera que es el punto sin retorno –señaló el director del proyecto Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT, según sus siglas en inglés), Sheperd Doeleman, del Centro de Astrofísica Harvard Smithsonian, durante una presentación simultánea en seis ciudades del mundo–. Es un logro científico extraordinario alcanzado por un equipo de más de 200 investigadores”.
Los agujeros negros (algunos surgidos del colapso gravitacional de estrellas masivas que consumieron todo su combustible y otros cuya génesis todavía se desconoce) son objetos extraordinarios: en su interior las leyes de la física se desvanecen; retuercen el espacio-tiempo y calientan a temperaturas inimaginables el material que los rodea. En el caso de M87, se calcula que esa temperatura alcanza los 10 billones de grados.
“Es un avance precioso –afirmó uno de los directores del EHT, Luciano Rezzolla, de la Universidad Goethe, de Alemania–: transformamos un concepto matemático en un objeto físico, algo que podemos testear, medir y observar repetidamente. Fue un alivio y un motivo de orgullo darnos cuenta de que las observaciones coincidían tan bien con las predicciones”.
Tomar esta imagen fue una tour de force tecnológica. Hubiera sido necesario un telescopio con una antena del tamaño de la Tierra, pero como eso no era posible, hace alrededor de una década comenzó a considerarse la idea de usar una red de observatorios distribuidos en todo el planeta que funcionaran en conjunto.
En 2017, sincronizaron los aparatos ubicados en cuatro continentes para que enfocaran el agujero negro que se encuentra en el centro de la Vía Láctea, Sagittarius A* (está a solo 26.000 años luz de distancia), y M87, que tiene la masa de 6500 soles y está a unos 50 millones de años luz de distancia. Entre ambas, fue la imagen de M87 la que resultó más clara.
“En la foto se puede ver un área más intensa abajo. Es la materia que gira casi a la velocidad de la luz por delante del monstruo cósmico –explica Luis Lehner, cosmólogo argentino que trabaja en el Perimeter Institute de Canadá, participó del proyecto y ayer estuvo en la presentación organizada en la Plaza Cielo Tierra, el planetario fundado por la Facultad de Astronomía, Física y Computación (Famaf) de la Universidad de Córdoba y el gobierno de esa provincia–. El brillo que se advierte arriba es, en realidad, la luz de lo que está detrás del agujero negro y que se curva por la gravedad”.
Como suele suceder en estos grandes proyectos científicos, los detalles desconciertan. La red que conforma el Telescopio del Horizonte de Eventos está sincronizada para trabajar en conjunto produciendo la mayor resolución angular (que es la capacidad de distinguir como separados dos puntos extremadamente cercanos). “Esta depende de la longitud de onda de la luz observada y del tamaño del radiotelescopio, y queremos que sea un número chiquitísimo –explica la astrónoma Gloria Dubner, exdirectora del Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE)–. Para eso, muchas antenas distantes entre sí actuaron como una sola, o sea, como un aparato inmenso para colectar energía. Se conectaron desde Norteamérica, Hawai, Europa, Chile, la Antártida (¡y pensar que formando parte de esta fiesta podría haber estado nuestro nuevo radiotelescopio que se está instalando en la Puna, el Llama!). Para trabajar al unísono tienen que estar completamente sincronizadas, con una precisión de un segundo en 100 millones de años (para lo cual se usan técnicas de GPS). La tecnología se llama VLBI (very large baseline interferometry) y permite lograr una resolución angular de 35 millonésimas de segundo de arco. Una precisión comparable con la necesaria para leer claramente cartelitos escritos con letras de 6,5 cm de alto ubicados en la Luna”.
“La primera imagen desarrollada con computadoras de un agujero negro data de 1979 –cuenta Félix Mirabel, también del IAFE–: JeanPierre Luminet aplicó las ecuaciones de la teoría de la relatividad para graficar cómo se vería la materia alrededor de un agujero negro que está rotando. Como hizo Eddington en 1919, cuando probó que la trayectoria de la luz depende de la deformación del espacio-tiempo en el cual se propaga, tal como había propuesto Einstein, en este caso se está utilizando un agujero negro con materia que cae en su interior para volver a probar los postulados de la teoría de la relatividad”.
Para Daniel Barraco y Oscar Reula, del Famaf, no menos importante que la imagen es el desarrollo de la técnica de interferometría en ondas submilimétricas desarrollada para obtenerla. “Eso es a la larga lo que va a quedar”, afirman. De hecho, los científicos ya están pensando que podrían aumentar la capacidad de observación del Telescopio del Horizonte de Eventos incorporando a la red otros montados en satélites o incluso en la Luna.
Hoy se sabe que existen agujeros negros en el centro de la mayoría de las galaxias, aunque no se entiende muy bien cómo se originaron. “Sabemos que existe una correlación entre la masa de estos bulbos estelares de densidades muy grandes y la de los agujeros negros, lo que quiere decir que se formaron a través de procesos similares”, explica Mirabel.
Según Juan Martín Maldacena, el físico argentino que trabaja en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, “ya se habían visto estrellas moviéndose en torno de un agujero negro, pero estaban relativamente lejos; con esta imagen del gas que está más cerca uno puede ver si está de acuerdo o no con la teoría de la relatividad y elimina algunas de las alternativas”.
“Einstein brilla por su belleza y claridad –concluye Reula–. ¡Y su teoría funciona admirablemente bien! Que ahora podamos ver la imagen más o menos como uno la preveía, a mí me maravilla”.