En un momento histórico para nuestra civilización, finalmente hemos sido capaces de ver el latido del corazón de la Vía Láctea.

Collage que muestra la primera imagen del agujero negro en el centro de la Vía Láctea en su ubicación en el cielo. Crédito: ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org)/EHT.

La imagen, que fue tomada a la luz de ondas de radio submilimétricas, confirma que allí hay un agujero negro que se está alimentando de un hilo de gas hidrógeno.

«Hasta ahora, no teníamos la imagen directa para probar que este gentil gigante en el centro de nuestra galaxia es un agujero negro», dijo Feryal Özel, astrofísico de la Universidad de Arizona, durante una conferencia de prensa de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) que tuvo lugar este jueves (12 de mayo). «Muestra un anillo brillante que rodea la oscuridad y el signo revelador de la sombra del agujero negro».

«Este es un logro asombroso», dijo a Space.com Ryan Hickox, astrofísico del Dartmouth College que no es miembro del equipo EHT. «Creo que hablo en nombre de un gran número de mis colegas astronómicos cuando digo lo notablemente agradecidos que estamos».

En 2019, el EHT fue noticia cuando logró producir la primera imagen del horizonte de eventos de un agujero negro, específicamente el agujero negro en el centro de la galaxia elíptica activa Messier 87. Al mismo tiempo que recopilaba los datos que derivaron en es esa imagen, el EHT también hizo observaciones de Sagitario A*, que es el nombre que se le da al agujero negro supermasivo de la Vía Láctea. Sin embargo, producir una imagen de Sagitario A* —a pesar de estar más cerca— resultó más difícil que para M87.

La primera foto de un agujero negro lograda por la humanidad. Corresponde al horizonte de sucesos del monstruo supermasivo que yace en el centro de la galaxia elíptica M87.

Por un lado, la atmósfera cargada de agua de la Tierra puede absorber las ondas de radio submilimétricas de las que depende el EHT. Además, el gas y el polvo en los 27.000 años luz intermedios entre nosotros y Sagitario A* pueden dispersar las ondas submilimétricas y desenfocar la imagen. Por último, mientras que el agujero negro de M87 tiene un apetito voraz y parece brillante porque consume mucho gas, el flujo de material hacia Sagitario A* es mucho más débil, lo que significa que es mucho más tenue.

«Llegar a esta imagen no fue un viaje fácil», reconoció Özel. «Tomó varios años refinar la imagen y confirmar lo que tenía».

Sagitario desnutrido

Los agujeros negros son los objetos más densos del universo, y su gravedad es irresistible, hasta el punto de que dentro de una cierta distancia de un agujero negro, ni siquiera la luz puede escapar. Los científicos llaman a este «punto de no retorno» el horizonte de eventos.

El EHT puede ver la luz, en forma de ondas de radio, del gas caliente que se arremolina alrededor del borde del horizonte de eventos. El agujero negro se alimenta del material dentro de su entorno inmediato, ya sean nubes de gas, asteroides o incluso estrellas que podrían acercarse demasiado y ser destrozadas por las mareas gravitacionales.

Sin embargo, Sagitario A* está pasando hambre.

«Solo vemos un goteo de material que llega hasta el agujero negro», dijo el astrofísico de Harvard Michael Johnson durante la conferencia de prensa de la NSF. «En términos humanos, sería como comer solo un grano de arroz cada millón de años».

«Por qué la acumulación de gas en Sagitario A* es tan lenta ha sido un enigma durante muchos años», dijo a Space.com la premio Nobel Andrea Ghez, astrofísica de la Universidad de California en Los Ángeles. «Hay muchos misterios asociados con el flujo de acreción, en términos de por qué es tan débil».

Tamaño y masa del monstruo

Ghez compartió el Premio Nobel de Física 2020 por medir la masa de Sagitario A* al observar los movimientos de las estrellas que orbitan cerca de él. Su equipo calculó una masa de 4,3 millones de veces la de nuestro sol.

Dado que el tamaño del horizonte de eventos está relacionado con la masa del agujero negro, fue posible hacer una predicción. «El poder de obtener imágenes del anillo del agujero negro es que, si conoce la masa y la distancia al agujero negro —en otras palabras, el tamaño del horizonte de eventos—, puede usarlo para compararlo con la teoría», explicó Ghez.

La nueva imagen muestra que el tamaño del horizonte de eventos de Sagitario A* es de 51,8 microsegundos de arco en el cielo.

La Colaboración Event Horizon Telescope (EHT) ha creado una sola imagen (marco superior) del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, llamado Sagittarius A* (o Sgr A* para abreviar), mediante la combinación de imágenes extraídas de las observaciones del EHT .

«Nuestra imagen está muy de acuerdo con las predicciones teóricas», señaló Özel, quien la describió como la prueba más grande jamás realizada de la teoría de la relatividad general de Einstein, y señaló que la teoría pasó con gran éxito.

«Es un gran laboratorio para tratar de comprender cómo funciona la gravedad en las proximidades de un agujero negro supermasivo», añadió Ghez.

Más inciertas son nuestras explicaciones de la turbulencia observada en el anillo de gas. El agujero negro de M87 es mucho más grande que Sagitario A* y, por lo tanto, los cambios tardan días en manifestarse, mientras que Sagitario A* es mucho más pequeño y, a medida que el material gira a su alrededor, el brillo del anillo puede cambiar en cuestión de minutos.

«Está lleno de actividad, siempre gorgoteando con energía turbulenta», dijo Johnson sobre el anillo alrededor del horizonte de eventos.

Magia interferométrica

Para tratar de explicar lo que estaban viendo, el equipo de EHT —que está compuesto por más de 300 investigadores en 80 instituciones— realizó más de 5 millones de simulaciones en supercomputadoras para tratar de encontrar una que coincidiera con lo que observaron.

«Nos quedamos con solo un puñado de simulaciones que comparten las características que observamos, pero ninguna de ellas puede explicar todas las características», admitió Johnson. Estas características se relacionan con la forma en que el gas fluye hacia el agujero negro desde el anillo turbulento, en un entorno dominado por campos magnéticos y gravitacionales.

Comparación entre el agujero negro en el centro de la galaxia M87, a la izquierda, y del de la Vía Láctea, a la derecha. Crédito: Colaboración EHT.

Esta imagen de Sagitario A*, y del agujero negro en M87 antes que él, ha sido posible gracias a la magia de una técnica conocida como interferometría de línea de base muy larga, que permite a los astrónomos combinar datos de radiotelescopios de todo el mundo como si fueran un gran telescopio, convirtiendo efectivamente al EHT en el telescopio más grande de la Tierra.

En el momento en que se realizaron las observaciones, la red constaba de ocho telescopios (incluido uno, el Telescopio del Polo Sur, que estaba demasiado al sur para estudiar M87), aunque desde entonces se han agregado tres más a la red. La configuración de ocho telescopios significa que la línea de base máxima del EHT —que es equivalente a la apertura de un telescopio— para observar a Sagitario A* era de 6.650 millas (10.700 kilómetros) de ancho.

Las observaciones futuras ahora se centrarán en obtener imágenes más nítidas para comprender mejor la física de la turbulencia en el anillo alrededor del agujero negro, así como también cómo el agujero negro afecta el entorno de la galaxia que lo rodea.

«Esto nos está impulsando a realizar mediciones aún mejores e imágenes más nítidas», dijo Johnson.

Sagitario A* y el agujero negro en M87 fueron los dos principales objetivos del EHT debido a su tamaño angular relativamente grande en el cielo. Los agujeros negros supermasivos en otras galaxias parecen mucho más pequeños en el cielo, incluso más allá de las capacidades del EHT para obtener imágenes de su horizonte de eventos. Para poder hacerlo, sería necesario alargar la línea de base, es decir, ampliar la apertura del EHT, entre los dos puntos más anchos de la red. En este sentido, la resolución que puede alcanzar el EHT está limitada por el tamaño de la Tierra, pero Hickox dice que hay posibilidades que van más allá.

«Escuché hablar sobre la posibilidad de tener una adición espacial al EHT, lo que aumentaría significativamente la resolución angular general. Ese sería un emocionante paso adelante», concluyó.

Fuente: EHT/Space.com. Edición: MP.

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