Descubrir algo por segunda vez no suele hacer que los científicos salten de sus asientos con entusiasmo. Pero eso es exactamente lo que sucedió en el caso de Sgr A* (pronunciado «sadge-ay-star»), el segundo agujero negro fotografiado.
En 2019, la imagen de M87*, un agujero negro supermasivo en una galaxia a más de 50 millones de años luz de la Tierra, apareció en las portadas de prácticamente todos los medios de comunicación del mundo. Era la primera vez que se tomaba una imagen de un agujero negro. El jueves, Event Horizon Telescope Collaboration presentó la segunda imagen de dicho objeto, esta vez de un agujero negro ubicado en el centro de nuestra propia Vía Láctea.
Para el observador casual, las dos imágenes de un anillo naranja brillante que rodea una sombra negra parecen casi indistinguibles. Sin embargo, es precisamente este hecho el que tiene a los astrofísicos rebosantes de asombro.
«Ojalá pudiera decir que cuando obtuvimos la primera imagen de un agujero negro hace tres años, no mejoró, pero en realidad es mejor», dijo Feryal Özel, miembro del Consejo de Ciencias de EHT, profesor de astronomía y física. y decano asociado de investigación en el Observatorio Steward de la Facultad de Ciencias de la UArizona. «Vemos un anillo brillante que rodea la oscuridad total, el signo revelador de un agujero negro. Ahora, podemos confirmar que estamos mirando directamente al punto de no retorno».
Una historia de amor en un agujero negro
Özel dijo que se «enamoró» de Sgr A* hace 20 años. Entonces era una estudiante de posgrado, trabajando en su disertación en la Universidad de Harvard, cuando decidió abordar un desafío que pocos consideraban posible siquiera pensar: ¿Qué se necesitaría, se preguntó, para mirar un agujero negro directamente? ¿Qué veríamos? ¿Veríamos algo?
Su investigación culminó en un artículo fundamental, que publicó en 2000 con Dimitrios Psaltis, profesor de astronomía y física de UArizona e investigador principal del proyecto internacional Black Hole PIRE. En ese artículo y en un artículo de seguimiento publicado en 2001, identificó M87, el primer agujero negro del que se obtuvo una imagen, y Sgr A como los dos agujeros negros ideales que presentaban incluso una posibilidad remota de que se les tomaran fotografías. Esto contribuyó al trabajo de base para un observatorio del tamaño de la Tierra que ahora es el Event Horizon Telescope.
Debido a que M87 * es 1,500 veces más masivo, pero 2,000 veces más lejos que SGR A *, los dos parecen aproximadamente iguales en tamaño en el cielo. Pero a pesar del hecho de que se ven casi idénticos, son bestias completamente diferentes. M87 * cuenta con una masa de 6 mil millones de soles y es de tamaño de Gargantuan. Todo nuestro sistema solar se ajustaría dentro de su horizonte de eventos, también conocido como el punto de un agujero negro sin retorno. SGR A *, ubicada a solo 25,000 años luz de la Tierra, es punzante en comparación. En «Sólo» 4 millones de masas solares, es lo suficientemente pequeña como para encajar en la órbita de Mercurio, el planeta más cercano al sol. Si los dos agujeros negros estaban alineados para una foto op, M87 * llenaría el marco, mientras que SGR A * desaparecería enteramente. Y mientras M87 * vorazmente devora la materia circundante, quizás estrellas enteras, y lanza un chorro de partículas energéticas que los antorchos en su galaxia, el apetito de SGR A * es mínimo en comparación; Si fuera una persona, consumiría el equivalente a un grano de arroz cada millón de años, según los investigadores. Una de las predicciones más fundamentales de la teoría de la gravedad de Einstein, dijo Psaltis, es que la imagen de un agujero negro se escamera solo con su masa. Un agujero negro 1,000 veces menor en masa que otro tendrá una imagen muy similar que solo será 1,000 veces más pequeña. Lo mismo no es cierto para otros objetos, explicó Psaltis. «En general, las cosas pequeñas suelen ser muy diferentes de las cosas grandes, y eso no es una coincidencia», dijo. «Hay una buena razón por la que una hormiga y un elefante se vean muy diferentes, ya que uno tiene mucha masa para apoyar que la otra». En otras palabras, las leyes de escala de la naturaleza dictan que cuando dos entidades son de tamaños muy diferentes, generalmente se ven diferentes entre sí. Agujeros negros, en contraste, escala sin cambiar su apariencia. Si fueran elefantes, todos se parecían a los elefantes, ya sean tan grandes como un elefante típico o tan pequeño como una hormiga. Su callidad es lo que hace que las dos imágenes de los agujas negros lo hacen tan importantes, se explicó Psaltis, porque confirman lo que hasta ahora solo habían sido predichos por la teoría: parecen ser los únicos objetos que existen que solo responden a una ley de la naturaleza-gravedad. «El hecho de que la luz aparece como un anillo, con la sombra negra adentro, te dice que es puramente la gravedad», dijo Psaltis. «Todo está predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein, la única teoría en el cosmos que no se preocupa por la escala». Si los científicos pudieran tomar una foto de un agujero negro verdaderamente pequeño de aproximadamente 10 masas solares, lo que no es posible, ya que incluso el EHT del tamaño de la Tierra no tiene la potencia de resolución necesaria, y compárela con M87 *, que tiene 6 mil millones de veces la masa del sol, los dos se verían muy Similar, según Psaltis. «Dondequiera que miremos, deberíamos ver a los donas, y todos deberían verse más o menos lo mismo», dijo, «y la razón por la que esto es importante, además de que confirma nuestra predicción, es que a nadie le gusta. En la física, tendemos a disgustarnos un mundo donde las cosas no tengan un mundo. Punto de anclaje, una escala definida». Los «agujeros negros de los agujeros negros» de ‘Goldilocks son objetos extraños que incluso Albert Einstein lucharon por reconciliar su existencia. Su tirón gravitacional es tan fuerte, ni siquiera la luz puede escapar, haciéndoles imposibles ver por definición. La única razón por la que los astrónomos pudieron tomar estas imágenes es porque usaban los telescopios de radio que detectaban las ondas electromagnéticas emitidas por el gas que se remolinaban alrededor del agujero negro. «Si estuvieras en el espacio mirando el agujero negro, no verías absolutamente nada», dijo Özel. «El resplandor está en longitudes de onda, el ojo no puede ver». Es por eso que M87 * y SGR A * se identificaron como los únicos objetivos factibles para el Telescopio de Horizonte del evento en la publicación Özel y Psaltis, creado hace más de 20 años. «Podrías decir que ambos son ‘Ricitos de oro de los agujeros negros'», dijo Özel. «Sus entornos son correctos, y por eso podemos verlos». A los astrofísicos como Özel y Psaltis, los agujeros negros son laboratorios naturales que les permiten probar la relatividad general e incluso pueden acercarlos más a una teoría que unifique la gravedad con la mecánica cuántica, que hasta ahora se ha mantenido difícil de alcanzar. «Llegar a la imagen no fue un viaje fácil», dijo Özel, quien ha sido miembro del Consejo de Ciencias del EHT desde su inicio y que ha llevado al grupo de modelos y análisis. Tomó una colaboración que se extiende en globo, varios años, petabytes de datos y más algoritmos involucrados de los que se habían dedicado a la mayoría de los esfuerzos científicos antes, para analizar y confirmar la imagen final de SGR A *. Avanzando, la colaboración EHT está particularmente interesada en cómo cambian los agujeros negros con el tiempo, dijo Özel. «Si observaste la fuente un día frente a la siguiente, o un año frente al año siguiente, ¿cómo cambiaría eso, y cuánta luz emitiría en diferentes longitudes de onda?» Ella dijo. «¿Qué podríamos predecir sobre eso? ¿Y cómo podríamos usar nuestras observaciones para entender ese entorno de Black Hole?» Uno de los puntos clave de este esfuerzo de colaboración «, dijo Özel,» es probar la relatividad general y descubrir dónde está su límite, si hay uno «.
