El Event Horizon Telescope, una matriz a escala planetaria de ocho radiotelescopios terrestres forjados a través de la colaboración internacional, capturó esta imagen del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87 y su sombra.
(Imagen: © EHT Collaboration)
Los agujeros negros finalmente han sido arrastrados fuera de las sombras.
Por primera vez, la humanidad ha fotografiado a una de estas elusivas bestias cósmicas, iluminando un exótico reino del espacio-tiempo que había estado más allá de nuestro alcance.
"Hemos visto lo que pensamos que era invisible", dijo Sheperd Doeleman, de la Universidad de Harvard y el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, hoy (10 de abril) durante una conferencia de prensa en el National Press Club en Washington, D.C.
Doeleman dirige el proyecto Event Horizon Telescope (EHT), que capturó las imágenes épicas. Estas cuatro fotos, que se dieron a conocer hoy en eventos de prensa en todo el mundo y en una serie de artículos publicados, describen los contornos del monstruoso agujero negro que acecha en el corazón de la galaxia elíptica M87.
Las imágenes son lo suficientemente alucinantes por derecho propio. Pero aún más significativo es el rastro que probablemente arrojarán los nuevos resultados, dijeron los investigadores.
"Realmente hay un nuevo campo para explorar", dijo Peter Galison, profesor de física e historia de la ciencia en Harvard, en una charla de EHT el mes pasado en el festival South by Southwest (SXSW) en Austin, Texas. "Y eso es en última instancia lo que es tan emocionante de esto".
Galison, cofundador de la Iniciativa interdisciplinaria Black Hole de Harvard (BHI), comparó el impacto potencial de las imágenes con el de los dibujos realizados por el científico inglés Robert Hooke en el siglo XVII. Estas ilustraciones muestran a las personas cómo se ven los insectos y las plantas a través de un microscopio.
"Abrió un mundo", dijo Galison sobre el trabajo de Hooke.
Un telescopio del tamaño de la Tierra.
El EHT es un consorcio de más de 200 científicos que ha estado trabajando durante aproximadamente dos décadas. Es un esfuerzo verdaderamente internacional; A lo largo de los años, la financiación proviene de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y de muchas otras organizaciones en países de todo el mundo.
El proyecto toma su nombre del famoso punto sin retorno de un agujero negro: el límite más allá del cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar de las garras gravitacionales del objeto.
"El horizonte de eventos es el último muro de la prisión", dijo a Space.com el director fundador de BHI, Avi Loeb, presidente del departamento de astronomía de Harvard. (Loeb no es parte del equipo de EHT). "Una vez que estás dentro, nunca puedes salir".
Por lo tanto, es imposible fotografiar el interior de un agujero negro, a menos que de alguna manera consigas entrar allí tú mismo. (Usted y sus imágenes no pudieron regresar al mundo exterior, por supuesto).
Entonces, el EHT toma imágenes del horizonte de eventos, mapeando la silueta oscura del agujero negro. (El disco de gas de rápido movimiento que gira alrededor de los agujeros negros emite mucha radiación, por lo que estas siluetas se destacan).
"Estamos buscando la pérdida de fotones", dijo a Space.com el miembro del consejo científico de EHT, Dan Marrone, profesor asociado de astronomía en la Universidad de Arizona.
El proyecto ha estado escudriñando dos agujeros negros: el gigante M87, que alberga aproximadamente 6.500 millones de veces la masa del sol de la Tierra, y el agujero negro central de nuestra galaxia, la Vía Láctea, conocido como Sagitario A *. Este último objeto, aunque sigue siendo un agujero negro supermasivo, es un runt en comparación con la bestia de M87, que contiene solo 4,3 millones de masas solares.
Ambos objetos son objetivos difíciles debido a su inmensa distancia de la Tierra. Sagitario A * se encuentra a unos 26,000 años luz de nosotros, y el agujero negro de M87 está a 53.5 millones de años luz de distancia.
Desde nuestra perspectiva, el horizonte de eventos de Sagitario A * "es tan pequeño que es el equivalente a ver una naranja en la luna o poder leer el periódico en Los Ángeles mientras estás sentado en la ciudad de Nueva York", dijo Doeleman durante el evento SXSW el mes pasado.
Ningún telescopio en la Tierra puede hacer esa observación, por lo que Doeleman y el resto del equipo de EHT tuvieron que ser creativos. Los investigadores han conectado radiotelescopios en Arizona, España, México, la Antártida y otros lugares del mundo, formando un instrumento virtual del tamaño de la Tierra.
Tantos datos
El equipo de EHT ha utilizado este megascopio para estudiar los dos agujeros negros supermasivos durante dos tramos de una semana hasta la fecha, una vez en abril de 2017 y otra vez al año siguiente. Las nuevas imágenes provienen de la primera ejecución de observación.
Hay buenas razones por las que se han tardado dos años en que salga el primer resultado del proyecto. Por un lado, cada noche de observación generaba alrededor de 1 petabyte de datos, lo que resulta en un recorrido tal que el equipo tiene que mover su información de un lugar a otro a la antigua usanza.
"No hay forma de que podamos transferir estos datos a través de Internet", dijo el científico del proyecto EHT Dimitrios Psaltis, profesor de astronomía en la Universidad de Arizona, en el evento SXSW. "Entonces, lo que realmente hacemos es tomar nuestros discos duros y los enviamos de un lugar a otro. Esto es mucho más rápido que cualquier cable que puedas encontrar".
Esto ralentiza y complica el análisis, por supuesto. Los datos del alcance EHT cerca del Polo Sur, por ejemplo, no pudieron salir de la Antártida hasta diciembre de 2017, cuando hacía suficiente calor para que los aviones entraran y salieran, dijo Marrone.
Correlacionar y calibrar los datos también fue complicado, agregó. Y el equipo tuvo mucho cuidado con este trabajo, dada la naturaleza trascendental del hallazgo.
"Si va a venir con un gran reclamo de obtener imágenes de un agujero negro, debe tener una gran evidencia, una evidencia muy fuerte", dijo Doeleman en el evento SXSW (que sirvió como explicador del esfuerzo de EHT pero no anunció cualquier resultado)
"Y en nuestro proyecto, a menudo pensamos que personas como [Albert] Einstein, [Arthur] Eddington [y Karl] Schwarzschild están mirando por encima de nuestros hombros", agregó, refiriéndose a los físicos que ayudaron a promover nuestra comprensión de los agujeros negros. "Y cuando tienes luminarias que prácticamente controlan tu trabajo, realmente quieres hacerlo bien".
Lo que significa todo
El proyecto EHT tiene dos objetivos principales, dijo Psaltis: imaginar un horizonte de eventos por primera vez y ayudar a determinar si la teoría de la relatividad general de Einstein necesita alguna revisión.
Antes de que apareciera Einstein, la gravedad generalmente se consideraba una fuerza misteriosa a distancia. Pero la relatividad general lo describe como la deformación del espacio-tiempo: los objetos masivos como los planetas, las estrellas y los agujeros negros crean una especie de hundimiento en el espacio-tiempo, como lo haría una bola de boliche si se coloca en un trampolín. Los objetos cercanos siguen esta curva y se canalizan hacia la masa central.
La relatividad general se ha mantenido increíblemente bien durante el siglo desde su introducción, pasando todas las pruebas que los científicos le han lanzado. Pero las observaciones del EHT proporcionan otra prueba, en un ámbito extremo donde las predicciones pueden no coincidir con la realidad. Eso se debe a que los astrónomos pueden calcular el tamaño y la forma esperados de un horizonte de eventos utilizando la relatividad general, explicó Psaltis.
Si la silueta observada coincide con las simulaciones basadas en la teoría, "entonces Einstein tenía 100% de razón", dijo Psaltis. "Si la respuesta es no, entonces tenemos que modificar su teoría para que funcione con experimentos. Así es como funciona la ciencia".
Y aprendimos hoy que no se necesitan ajustes, al menos por el momento: las observaciones de M87 de EHT son consistentes con la relatividad general, dijeron los miembros del equipo. A saber, el horizonte de eventos es casi circular y es del tamaño "correcto" para un agujero negro de esa inmensa masa.
"Tengo que admitir que estaba un poco aturdido de que coincidiera tan estrechamente con las predicciones que habíamos hecho", dijo durante la conferencia de prensa de hoy el miembro del equipo de EHT, Avery Broderick, de la Universidad de Waterloo y el Perimeter Institute for Theoretical Physics en Canadá. .
Tal verificación de terreno es vital para el proceso científico, por supuesto. De hecho, proporcionar una mejor información para alimentar las teorías y simulaciones probablemente sea una de las mayores contribuciones de EHT, dijo Loeb.
"Hacer física es un diálogo con la naturaleza", dijo. "Probamos nuestras ideas comparándolas con experimentos; los datos experimentales son cruciales".
Los nuevos resultados también deberían ayudar a los científicos a manejar mejor los agujeros negros, dijeron él y otros investigadores. Por ejemplo, las imágenes EHT probablemente arrojarán una luz significativa sobre cómo el gas desciende en espiral hacia las fauces de un agujero negro. Este proceso de acreción, que puede conducir a la generación de potentes chorros de radiación, es poco conocido, dijo Loeb.
Además, la forma de un horizonte de eventos puede revelar si un agujero negro está girando, dijo Fiona Harrison, del Instituto de Tecnología de California, investigadora principal del estudio de agujeros negros de la NASA. Conjunto de telescopios espectroscópicos nucleares (NuSTAR) misión.
"Hemos inferido el giro de los agujeros negros indirectamente", dijo Harrison, que no forma parte del equipo de EHT, a Space.com. Las imágenes de EHT proporcionan "una prueba directa, que es muy emocionante", agregó.
Los datos de EHT revelaron que el agujero negro M87 gira en sentido horario, dijeron hoy los miembros del equipo.
El proyecto también debería mostrar cómo se distribuye la materia alrededor de un agujero negro, y las observaciones EHT podrían finalmente enseñar a los astrónomos mucho sobre cómo los agujeros negros supermasivos dan forma a la evolución de sus galaxias anfitrionas a largo plazo, dijo Harrison.
Los resultados de EHT también encajan bien con los de Observatorio de interferómetro láser de ondas gravitacionales (LIGO), que ha detectado las ondas espacio-temporales generadas por las fusiones que involucran agujeros negros solo unas pocas docenas de veces más masivas que el sol.
"A pesar de variar en un factor de mil millones en masa, los agujeros negros conocidos son consistentes con una sola descripción", dijo Broderick hoy. "Los agujeros negros, grandes y pequeños, son análogos en aspectos importantes. Lo que aprendemos de un [tipo] necesariamente se aplica al otro".
Y en caso de que se esté preguntando acerca de Sagitario A *: el equipo de EHT espera obtener imágenes de ese agujero negro supermasivo pronto, dijo Doeleman hoy. Los investigadores analizaron primero M87, y es un poco más fácil de resolver que Sagitario A * porque es menos variable en escalas de tiempo cortas, explicó.
¿Una nueva perspectiva?
Luego está el atractivo más amplio de las imágenes recién lanzadas: cómo nos habla a aquellos de nosotros que no somos astrofísicos.
Las contribuciones en este campo podrían ser significativas, dijeron los miembros del equipo de EHT y científicos externos. Las fotos pueden cambiar la forma en que pensamos sobre nosotros y nuestro lugar en el universo, señaló Marrone, citando la famosa foto "Earthrise" tomada por el astronauta del Apolo 8 Bill Anders en diciembre de 1968. Esta imagen, que dio a las masas una visión de nuestro planeta como realmente es, una avanzada de vida solitaria en un mar infinito de oscuridad, es ampliamente reconocido por ayudar a estimular el movimiento ambiental.
Ver un agujero negro de la vida real, o su silueta, de todos modos, "es materia de ciencia ficción", dijo Harrison. Y hemos visto solo las primeras fotos del proyecto, agregó: "Solo van a mejorar".
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