Astrónomos capturan primera imagen del enorme agujero enojado de la Vía Láctea

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En el centro de la Vía Láctea hay una presencia masiva y misteriosa que ejerce una poderosa influencia en las estrellas que la rodean y en la imaginación de los astrónomos.

Ahora, los científicos tienen la primera fotografía de la fuerza formidable en el centro de nuestra galaxia: Sagitario A *, un agujero negro supermasivo con la masa de 4 millones de soles.

La imagen, revelada el jueves, fue capturada por una red de ocho observatorios de radio en seis lugares del mundo. Juntos forman el equivalente práctico de un telescopio del tamaño de la Tierra diseñado para ver algunos de los objetos más misteriosos y desconcertantes del universo.

Tomar una fotografía de un agujero negro es una hazaña singular, ya que su característica distintiva es que nada dentro de su alcance gravitatorio puede escapar, incluida la luz.

Pero los astrónomos pueden ver el límite en forma de anillo conocido como horizonte de eventos, y más allá, el anillo dorado y diáfano de gas sobrecalentado y luz curva que bordea el borde del punto de no retorno del agujero negro.

«¿Qué es más genial que ver el agujero negro en el centro de nuestra propia Vía Láctea?» dijo Katie Bouman, profesora de imágenes computacionales de Caltech y miembro del equipo internacional del telescopio.

Los resultados fueron publicados el jueves en Astrophysical Journal Letters.

Los agujeros negros son los objetos más densos del universo. Cuando una estrella gigante explota en una espectacular supernova final, su colapso crea un diminuto coágulo de materia tan denso que su atracción gravitatoria deforma el tejido del espacio y el tiempo a su alrededor.

Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de cada galaxia, incluida la nuestra. Sin embargo, a pesar de su tamaño colosal, son una presencia esquiva en el universo, observable solo por su influencia en los objetos que los rodean.

Capturar una imagen de un objeto del que no puede escapar la luz es el desafío monumental que el consorcio Event Horizon Telescope se propuso abordar en 2009. El esfuerzo involucra el trabajo colaborativo de más de 300 científicos e ingenieros en 80 instituciones en todo el mundo.

Tomó una década producir la primera foto de un agujero negro, la del centro de la galaxia Messier 87, a unos 55 millones de años luz de distancia (el agujero negro también se conoce como M87 *). Su horizonte de eventos tiene casi 25 mil millones de millas de ancho, con una masa de aproximadamente 6,5 mil millones de soles.

Aunque Sagittarius A *, pronunciado «Sagittarius A-star» y conocido como Sgr A * para abreviar, está a solo 27.000 años luz de la Tierra, tiene menos del 0,1% de la masa de M87 *. Si no estuviera convenientemente ubicado en nuestra propia galaxia, habría sido casi imposible de fotografiar. Bouman lo comparó con pararse en Los Ángeles y tomar una foto de un grano de sal en Nueva York.

“Es un agujero negro más suave y cooperativo de lo que esperábamos”, dijo Feryal Ozel, astrónomo de la Universidad de Arizona y miembro fundador del consorcio del telescopio. «Amamos nuestro agujero negro».

De hecho, las imágenes proporcionan la evidencia más fuerte hasta ahora de la teoría de la relatividad general de Einstein. Con Sgr A * en particular, el tamaño y la forma del anillo que rodea el horizonte de eventos son notablemente consistentes con lo que los científicos predijeron en base a la teoría de Einstein.

“Son tan diferentes en muchos aspectos, pero la misma teoría de la gravedad explica” la forma de ambas imágenes, dijo Bouman. «Y ese es un gran resultado. De hecho, es muy emocionante que se vean muy similares».

Los agujeros negros supermasivos en el centro de la galaxia Messier 87, a la izquierda, y la Vía Láctea.

El agujero negro supermasivo de la izquierda está en el centro de la galaxia Messier 87. El de la derecha está en el centro de nuestra Vía Láctea.

(Colaboración EHT)

Un popular modelo de aula de un agujero negro ofrece una forma útil de visualizar este fenómeno cósmico. Imagine el tejido del espacio-tiempo como una hoja de envoltura de plástico apretada, y la Tierra como una pelota de tenis cayendo en su centro. La pelota creará una ligera curva en la película, tal como lo hace nuestro planeta de tamaño relativamente modesto con el espacio-tiempo. Sin embargo, una bola de acero doblará mucho más la película. Si la pelota es lo suficientemente pesada, la película se combará tanto que cualquier otro objeto rodará inevitablemente hacia el más pesado. Eso es lo que le hacen los agujeros negros al tiempo y al espacio.

“Los agujeros negros no son las grandes aspiradoras cósmicas que a Hollywood les gusta presentar”, dijo Bouman.

El Sgr A * más pequeño y menos eficiente es probablemente un mejor representante del agujero negro típico en el universo que el ultramasivo M87 *, dijo Bouman.

La astrónoma de UCLA Andrea Ghez recibió el Premio Nobel en 2020 por descubrir Sgr A *. La imagen que produjo el EHT fue «notablemente similar» al agujero negro supermasivo que ella y sus colegas teorizaron que estaba en el centro de esta galaxia.

“Hay una predicción de que deberías ver esta concentración de luz alrededor del agujero negro, justo fuera del horizonte de eventos, y que realmente puedas ver esto es notable”, dijo Ghez.

Fotografiar un agujero negro con un solo telescopio habría requerido una lente
13 millones de metros de ancho, en otras palabras, un telescopio del tamaño de la Tierra.

El Telescopio del Polo Sur está ubicado en la Estación del Polo Sur Amundsen-Scott de la Fundación Nacional de Ciencias en la Antártida.

El Telescopio del Polo Sur en la Estación del Polo Sur Amundsen-Scott de la Fundación Nacional de Ciencias en la Antártida es la ubicación más extrema de los ocho telescopios en el Event Horizon Telescope Array.

(Junhan Kim / Universidad de Arizona)

En lugar de esa imposibilidad logística, el Event Horizon Telescope recopila datos a través de ocho observatorios de radio en Groenlandia, la Antártida y seis ubicaciones intermedias, sincronizados con relojes atómicos. A medida que la Tierra gira, los observatorios ven su objetivo desde una multitud de ángulos.

La imagen glamorosa de Sgr A * se extrajo de 5 petabytes de datos, lo que equivale a 100 millones de TikToks, dijo Vincent Fish, miembro de EHT del MIT Haystack Observatory. La imagen publicada es un promedio de varias imágenes extraídas de esos datos.

La Colaboración EHT creó una serie de posibles imágenes de Sagitario A * utilizando el trazado de rayos.

La Colaboración EHT creó una serie de imágenes de Sagitario A *, luego las promedió para producir una sola imagen.

(Ben Prather / Grupo de Trabajo de Teoría EHT; Chi-Kwan Chan)

Hace tan solo dos décadas, “Hubiera pensado que nunca veríamos imágenes como esta. Sería demasiado difícil”, dijo Daniel Stern, astrofísico que estudia los agujeros negros en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en La Cañada Flintridge.

“Se veía mejor de lo que esperaba”, dijo. «Coincide con teorías que tienen décadas de antigüedad sobre cómo pensábamos que serían los agujeros negros».

Debido a que este agujero negro es mucho más pequeño, el anillo que lo rodea parece mucho más ocupado. Los gases que tardan semanas en orbitar M87 * pueden dar la vuelta a Sgr A * en solo minutos. Dados los rápidos cambios en las emisiones, es posible que el telescopio pueda capturar imágenes en movimiento de la actividad alrededor del horizonte de eventos en los próximos años, dijo Bouman, potencialmente en múltiples dimensiones.

«¿Qué pasaría si pudiéramos trazar un mapa de dónde está el gas a lo largo del tiempo en tres dimensiones alrededor del agujero negro?» dijo Bouman. «Eso es algo que me emociona mucho».



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