Lo que la búsqueda de imágenes de agujeros negros podría decirnos sobre nuestro universo


No hace mucho, la idea de fotografiar un agujero negro era tan quijotesca como fotografiar un unicornio. Ahora, los científicos tienen no una, sino dos imágenes de dos agujeros negros supermasivos diferentes, y ambos se ven tan mágicos como donas en llamas.

Horas después de revelar la primera imagen del agujero negro en el centro de la Vía Láctea, los científicos del equipo dirigido por Harvard & Smithsonian discutieron su importancia en un panel en línea. Crédito: Kris Snibbe/Fotógrafo del personal de Harvard

«Recuerdo cuando los agujeros negros eran puramente teóricos», dijo Ellen Stofan, subsecretaria de ciencia e investigación del Smithsonian y ex científica principal de la NASA, durante un panel posterior a la revelación el jueves. Moderada por Stofan, la conversación reunió a cuatro miembros del equipo de científicos dirigido por Harvard que en 2019 reveló al mundo la primera imagen de un agujero negro: un gigante denominado M87 por su galaxia, Messier 87. Horas antes de la mesa redonda, el equipo compartió una segunda imagen: un primer plano de la estrella A de Sagitario (o Sgr A*), el agujero negro que se alimenta de luz y desechos cósmicos en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.

«No puede haber ninguna duda ahora de que hemos visto agujeros negros por primera vez», dijo Shep Doeleman, director fundador de la colaboración Event Horizon Telescope, un equipo internacional de más de 100 científicos dirigido por el Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian. «Es el amanecer de una nueva era en la astronomía».

En esta nueva era, los científicos podrían probar, o refutar, las teorías de la gravedad y la relatividad de Einstein, de larga data, encontrar la Tierra 2.0 o descubrir un agujero de gusano en otro universo. (Esto último no será tan difícil para Doeleman, quien dijo, con descaro, que viene de otro universo).

Fotografiar un agujero negro es aún más difícil de lo que parece. Para capturar imágenes de objetos tan lejanos, «se necesitaría un telescopio del tamaño de la Tierra», dijo Kari Haworth, ingeniera y directora de tecnología del Centro de Astrofísica. “No hicimos eso porque es imposible y arruinaría las opiniones de muchas personas”, dijo.

En cambio, los investigadores convirtieron la Tierra en un telescopio gigante al coordinar máquinas individuales ubicadas en Hawái, Chile, México, España, Francia y otros lugares. Cada equipo tenía que tomar una foto exactamente al mismo tiempo. Debido a que los agujeros negros engullen todo lo que se acerca demasiado, incluso la luz, no se pueden ver. Pero su gravedad masiva atrae y comprime la luz y los escombros cercanos, creando un remolino gaseoso giratorio que está repleto de energía. «Convertir la materia que cae en luminosidad», fue como lo expresó Doeleman.

Esa luminosidad se puede ver y fotografiar. Parte de la luz que es atraída hacia el campo gravitatorio del agujero negro hace un giro en U o un loop-de-loop antes de escapar y dispararse en dirección a la Tierra, llevando una imagen de dónde vino. La fotografía final del equipo EHT es una composición de imágenes tomadas por cada telescopio y apiladas una encima de la otra. Para combinar todos esos datos, que son ligeros, capturados en un momento muy preciso, el equipo necesitaba lograr una hazaña más extraña. Cada equipo del telescopio congeló su luz, la almacenó en discos duros (es demasiado grande para enviarla a través de Internet) y la llevó en avión a una ubicación central.

M87, el primer agujero negro en recibir el tratamiento de estrella, es aproximadamente 1000 veces más grande que la estrella A de Sagitario y mucho más estable, pero las imágenes salieron casi iguales, un golpe para el EHT y Albert Einstein. Einstein teorizó que los agujeros negros tienen solo tres características: masa, giro y carga, y ningún «pelo» (como les gusta llamar a los astrofísicos propiedades adicionales). La única diferencia es un ligero desenfoque en la imagen de la estrella A de Sagitario. El agujero negro de nuestra galaxia es más inquieto, tan inquieto como un niño pequeño, y es más difícil capturar una imagen clara de algo que cambia constantemente, dijo el astrofísico Paul Tiede. Además, hay algo de sopa cósmica entre nosotros y la estrella A de Sagitario, que oscurece las imágenes muy levemente. «Incluso teniendo en cuenta esto», dijo Tiede, «todavía me sorprende lo similares que son estas imágenes».

Por la forma en que se describen los agujeros negros, es de esperar que sean monstruos insaciables, que absorben todo lo que hay en el espacio como el desagüe de una bañera. No exactamente. Si bien son los objetos más poderosos del universo (Doeleman dijo que un agujero negro formado al doblar la Tierra por la mitad podría alimentar a Manhattan durante un año), no están engullendo galaxias enteras, solo deformando el espacio-tiempo y desplazando objetos de su lugar previsto. caminos.

Esas son buenas noticias porque el equipo EHT sospecha que hay un agujero negro supermasivo en el centro de cada galaxia. Pero incluso con estas nuevas imágenes, dijo Tiede, «apenas sabemos algo sobre ellas». (Cuando se le preguntó por qué los agujeros negros tienen forma de dona, respondió: «Porque son deliciosos»).

«Los agujeros negros viven en la frontera de nuestro conocimiento actual de física y astrofísica», dijo Angelo Ricarte, quien trajo a su agujero negro favorito llamado Poe, un orbe negro suave con dos ojos saltones, al panel de discusión. Estas nuevas imágenes ya están ayudando a Ricarte y a otros científicos a estudiar la extraña física de los gases sobrecalentados que orbitan los agujeros negros, así como también cómo los gigantes arrojan chorros de estos gases a un millón de años luz en cualquier dirección. Esos chorros, dijo Ricarte, podrían ayudar a explicar «nuestra historia de origen cósmico», tener efectos profundos sobre cómo evoluciona nuestra galaxia, o unir las teorías de lo muy grande con lo muy pequeño para respaldar una teoría del todo. «Hay muchas cosas que todavía no entendemos completamente en este ambiente extremo», dijo.

Para obtener una mejor comprensión, Doeleman quiere construir un telescopio aún más grande colocando otro dispositivo de imágenes en un satélite que orbita alrededor de la Tierra. También espera capturar algo más emocionante que una foto de un agujero negro: una película de un agujero negro.

«Si pudiéramos cronometrar las órbitas de la materia, sería una prueba completamente diferente de la teoría de Einstein», dijo.

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