Las primeras imágenes en movimiento de un agujero negro podrían revelar remolinos de plasma y estrellas en colapso, lo que profundizaría nuestra comprensión del universo.
Durante mucho tiempo, un error muy extendido ha equiparado los agujeros negros en el espacio con la nada, «el fin de todo». Pero un equipo internacional de científicos, incluidos investigadores de la UE, ha logrado fotografiarlos y ha descubierto suficientes pruebas nuevas para llevar su investigación aún más lejos.
El astrónomo y profesor alemán-holandés Heino Falcke es uno de los que quieren comprender «el límite último de nuestro conocimiento»: los agujeros negros.
Profesor de física de astropartículas y radioastronomía en la Universidad Radboud de los Países Bajos, Falcke es uno de los líderes del Event Horizon Telescope (EHT), una red mundial de telescopios que capturó la primera imagen de un agujero negro en 2019.
Junto con sus colegas, ahora quiere ir más allá y crear el primer vídeo de estos increíbles y misteriosos objetos espaciales.
El conocimiento de los agujeros negros será crucial para nuestra comprensión del universo, afirmó Falcke, y el nuevo proyecto BlackHolistic, que se prolongará hasta 2029, debería proporcionar pistas vitales.
Con la financiación, los científicos pretenden llevar la investigación del EHT más allá y profundizar nuestro conocimiento de los agujeros negros, con la ayuda de hardware de supercomputación y un nuevo radiotelescopio en Namibia.
«Los agujeros negros, hasta cierto punto, tienen la misma física que el Big Bang», afirmó Falcke. «También son importantes desde el punto de vista astrofísico, ya que son los productores de energía más eficientes del universo y, en última instancia, fascinantes. Son objetos míticos en los que el tiempo parece detenerse».
Imágenes de una galaxia muy, muy lejana
En 2019, utilizando su red global, el EHT produjo una imagen del agujero negro en el centro de M87, una galaxia a 54 millones de años luz de la Tierra.
Fue la primera imagen de la «sombra» de un agujero negro, el punto oscuro que denota su «horizonte de sucesos», el límite más allá del cual nada (materia, energía o incluso luz) puede escapar de su atracción gravitatoria.
Por esta imagen de alta resolución, Falcke recibió el Premio Balzan 2023, que incluye un premio de 760.000 euros. «Fue absolutamente asombroso», dijo. «Es uno de los grandes premios de la ciencia». También escribió un libro superventas sobre su investigación titulado Light in the Darkness.
El EHT siguió con una imagen de Sagitario A*, un agujero negro en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, en 2022.
Ahora Falcke y un equipo de astrónomos británicos, holandeses, finlandeses y namibios en BlackHolistic, junto con el EHT, filmarán un video histórico de agujeros negros.
Con la ayuda de un nuevo telescopio de 15 metros de ancho en Namibia llamado Africa Millimeter Telescope (AMT), el objetivo es producir Vídeos de varias horas de duración del plasma y el gas que giran alrededor de los horizontes de sucesos de M87 y Sagitario A*.
«Hemos obtenido la primera imagen de un agujero negro. Ahora queremos ir un paso más allá. Queremos hacer la primera película de un agujero negro», dijo Falcke.
Al combinar el AMT con los telescopios EHT existentes en América del Norte y del Sur, Europa y el Polo Sur, el equipo podrá mantener el agujero negro en la mira de estos telescopios durante más tiempo. Esto facilitará la filmación.
Desafío: manejo de cantidades masivas de datos espaciales
M87 es un agujero negro supermasivo, con una masa de aproximadamente 6 mil millones de veces la de nuestro Sol. Aun así, es difícil de detectar. Su horizonte de sucesos es aproximadamente del tamaño de nuestro sistema solar, pero a una gran distancia de nosotros.
A medida que la Tierra gira, el agujero negro se elevará a la vista de diferentes telescopios en todo el mundo, lo que permitirá obtener imágenes continuas cada pocos días y unirlas con un compuesto de esas imágenes.
En el caso de Sagitario A*, que es mucho más pequeño, con una masa de aproximadamente 4 millones de veces la de nuestro Sol, será necesario tomar imágenes cada cinco minutos para ver los cambios alrededor del agujero negro.
Los telescopios observan los agujeros negros en ondas de radio, y sus imágenes se unen mediante un proceso que utiliza ondas electromagnéticas para extraer información y producir una única imagen. Esto es actualmente imposible de lograr con un solo telescopio.
El material alrededor de Sagitario A*, principalmente materia gaseosa, se mueve mucho más rápido que el que rodea a M87, completando una órbita en unas pocas horas en comparación con las dos semanas que tarda M87. Para observarlo es necesario utilizar el AMT de Namibia.
La cantidad de datos que producen los telescopios es asombrosa: cinco petabytes o más, o 5.000 millones de gigabytes, demasiados para ser transferidos por Internet en un tiempo razonable. En cambio, los datos deben transportarse físicamente a instalaciones de procesamiento en Estados Unidos y Alemania.
Falcke advirtió que, en cuanto a los próximos vídeos de agujeros negros, «esto solo empeorará. Habrá muchos más datos por venir».
¿Veremos estrellas destrozadas?
Michael Kramer, que fue uno de los líderes, junto con Falcke, de una iniciativa espacial anterior, la BLACKHOLECAM 2014-2020, dijo que producir vídeos de agujeros negros proporcionará mucha más información que las imágenes individuales. Kramer es director del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania.
Las imágenes publicadas anteriormente, dijo, «tenían este punto brillante a su alrededor»: grandes manchas de plasma devoradas por el agujero negro.
En los vídeos, estos puntos brillantes se moverán, dijo. «Observando cómo se mueve este plasma, se puede entender mucho mejor la dinámica. También se puede entender mejor la geometría, la orientación del agujero negro».
Este movimiento debería permitir una medición mucho más precisa de la masa del agujero negro, de la misma manera que podemos calcular la masa del Sol «observando los planetas y cómo orbitan alrededor del centro del sistema solar», explicó Kramer.
La dirección del plasma también revelará la orientación del material en órbita a medida que pierde energía lentamente y se mueve en espiral hacia el interior. Incluso podría ser posible ver una estrella siendo destrozada por el agujero negro si se aventura demasiado cerca.
«Eso sería genial», dijo Falcke. «Si va allí, estamos listos».
El misterio del universo
«Los agujeros negros son parte de nuestra historia», dijo. «Algunos elementos de nuestro cuerpo no estarían aquí si los agujeros negros no los hubieran transportado a lo largo del universo».
Calificó los esfuerzos de investigación de BlackHolistic como «un poco atrevidos». Pero señaló que los agujeros negros son esencialmente «los objetos más simples del universo porque se describen con sólo dos números: cuánta masa tienen y cuánto giran».
«Cada célula de tu cuerpo es infinitamente más complicada que un agujero negro».
A pesar de esa falsa simplicidad, hay mucha incertidumbre sobre los confines del espacio y el tiempo dentro de un agujero negro que aún desconcierta a los investigadores.
«Busco el misterio del universo», dijo Falcke, «y creo que siempre habrá un misterio».
Los primeros videos de agujeros negros proporcionarán algunas respuestas, al menos.
Con información de Phys.org
Compártelo:
Descubre más desde SKYCR.ORG: NASA, exploración espacial y noticias astronómicas
Suscríbete y recibe las últimas entradas en tu correo electrónico.
