Un año después de la primera

                                                      imagen de un agujero negro

Justamente hoy hace un año la colaboración del Telescopio de Horizonte de Eventos, o EHT por sus siglas en inglés, presentó la primera imagen de un agujero negro. La existencia de este tipo de objeto, propuesto por primera vez a principios del siglo XX después de que Einstein publicara su teoría de relatividad general, quedó de esta forma, contundentemente comprobada.                                                      

El EHT es una colaboración internacional que utiliza un método llamado interferometría de muy larga base y radiotelescopios situados en diferentes lugares del mundo: Chile, Polo Sur, Hawái, Arizona, España y México (y en un futuro se unirán Groenlandia y Francia). Todas las antenas observan un mismo objeto al mismo tiempo, de modo que, después de un procesamiento matemático de los datos, ¡la imagen que se obtiene es como si se hubieran hecho las observaciones con un telescopio del tamaño de la Tierra!   Imagen: distribución de los radiotelescopios que conforman al EHT. Crédito: colaboración del EHT.

El principal objetivo del EHT es observar los centros de dos galaxias, la nuestra y una galaxia elíptica gigante a 53.4 millones de años luz de distancia conocida como M87, para obtener imágenes de los agujeros negros súpermasivos que habitan en ellos.

Imagen izquierda: composición de imágenes del centro de nuestra galaxia en rayos X (azul) e infrarrojo (rosa) con un acercamiento en rayos X a la región de Sagitario A*. Crédito: rayos X:NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI.

Imagen derecha: imagen infrarroja de la galaxia M87, con un acercamiento a la parte central en donde se ven dos chorros de gas, producto del agujero negro súpermasivo que hay en su centro. Crédito: NASA/JPL.

Estas dos galaxias fueron seleccionadas porque el tamaño del EHT es suficiente como para ver cada uno de sus agujeros negros. A pesar de que el agujero negro de M87 está dos mil veces más lejos que el agujero negro de nuestra galaxia, conocido como Sagitario A*, también es casi dos mil veces más masivo. El resultado es que el tamaño aparente de estos dos agujeros negros es similar, a pesar de que se encuentren a distancias tan distintas. Es algo similar a lo que pasa con la Luna y el Sol: en realidad el Sol es alrededor de 400 veces más grande que la Luna, pero también se encuentra casi 400 veces más lejos de la Tierra. El resultado es que ambos parecen ser del mismo tamaño en el cielo.

El año pasado la comunidad astronómica recibió con expectativa los resultados que fueron presentados en una conferencia simultánea en diferentes lugares del mundo el 10 de abril, resultados que causaron mucho revuelo. Por primera vez tuvimos ante nuestros ojos la imagen de la sombra que produce un agujero negro sobre el gas caliente de su alrededor, en particular el de la galaxia M87. Esta imagen confirma que la teoría de relatividad general de Einstein es correcta al pie de la letra, al menos hasta las escalas que pudieron ser observadas con este telescopio, del tamaño de nuestro planeta. Cien años antes de que esta imagen fuese revelada, la teoría de Einstein ya predecía qué se observaría.

Imagen: agujero negro en el centro de la galaxia M87. Esta imagen fue obtenida por el Telescopio de Horizonte de Eventos. El centro obscuro es la sombra del agujero negro en el gas caliente que se ve en diferentes tonos de amarillo y rojo.

Al día de hoy todavía no se han publicado los resultados de las observaciones de Sagitario A* en nuestra Galaxia. Esto no es sorprendente porque estas observaciones son técnicamente muy complicadas, ya que hay que limpiar los datos de todo el ruido que producen las nubes de gas gigantes que hay entre nosotros y el centro galáctico. 

Sin embargo, el EHT sigue trabajando también en otros objetos del universo. Por ejemplo, esta semana se presentaron resultados del cuásar 3C 279. Las galaxias muy lejanas tienen agujeros negros que se encuentran activos, es decir, que “están tragando” grandes cantidades de gas que caen hacia ellos. El gas se acelera a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, lo que hace que emita una gran cantidad de radiación. La energía liberada de esta forma es tan grande, que las galaxias que albergan estos agujeros negros muchas veces no pueden observarse, ya que el brillo de su centro las opaca. Por eso se conocen con el nombre de cuásares, porque parecerían ser más bien estrellas, con toda la luz emitida en una región muy pequeña.

El cuásar 3C 279 está localizado a cinco mil millones de años luz de distancia y el EHT fue capaz de obtener por primera vez la imagen del chorro de gas que es expulsado en las regiones circundantes a su agujero negro. Esto es posible por la impresionante resolución de este telescopio, ¡con la cual se podría observar una naranja en la superficie de la Luna!  Imagen: cuásar 3C 279 observado con el telescopio VLBA (izquierda arriba), con el telescopio GMVA (izquierda abajo) y con el EHT (derecha). Esta última imagen es la de mayor resolución y muestra las dos componentes del chorro de gas. Crédito: J.Y. Kim et al. 2020

El EHT ha sido capaz de adentrarse a las regiones centrales de 3C279 y ver en detalle a escalas de unos pocos años luz para mostrarnos el chorro de material que es expulsado por los fenómenos tan energéticos que ocurren alrededor del agujero negro. Las observaciones dan nuevas pistas a los astrónomos sobre los mecanismos que logran acelerar las partículas a velocidades cercanas a la de la luz tan cerca del agujero negro súpermasivo.

Este resultado es uno de los muchos que seguramente este telescopio nos dará en los siguientes años, así que, ¡ponte atento!

10 de abril 2020

Por: Anahí Caldú Primo 

Si quieres saber más:

Artículo sobre la primer imagen de un agujero negro:

https://arxiv.org/abs/1906.11241

Nota sobre los resultados del cuásar 3c279: 

https://eventhorizontelescope.org/blog/something-is-lurking-in-the-heart-of-quasar-3c-279