Una colaboración internacional de ocho radiotelescopios terrestres que operan en el marco de una colaboración internacional, el Event Horizon Telescope (EHT), permitió obtener la primera imagen de un agujero negro.
Hoy, en conferencias de prensa organizadas en distintos países, los investigadores del EHT revelaron la primera prueba visual directa de la existencia de un agujero negro supermasivo y su sombra.
La imagen obtenida confirma la presencia de un agujero negro en el centro de Messier 87, una galaxia masiva que se encuentra en la constelación de Virgo, siendo un cúmulo de galaxias cercano a la Vía Láctea.
El agujero negro se encuentra a 55 millones de años luz de la Tierra y tiene una masa 6.500 millones de veces superior a la de nuestro Sol.
El EHT reúne telescopios ubicados en distintas partes del globo para formar un telescopio virtual del tamaño de la Tierra dotado de una sensibilidad y una capacidad de resolución sin precedentes, siendo el resultado de años de colaboración internacional entregando a los científicos, una nueva manera de estudiar los objetos más extremos del Universo, predichos por la relatividad general de Einstein, durante el centenario del experimento histórico que confirmó la teoría por primera vez.
Sheperd S. Doeleman, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian y director de proyecto del EHT manifestó que “estamos dando a la Humanidad, la primera imagen de un agujero negro que es una puerta de salida de nuestro Universo y este es un hito en astronomía, una proeza científica sin precedentes lograda por un equipo de más de 200 investigadores”.
Los agujeros negros, son objetos cósmicos extraordinarios, caracterizados por tener una masa enorme en un tamaño muy compacto. La presencia de estos objetos, afecta su entorno de maneras extremas, curvando el espacio-tiempo y supercalentando todo el material circundante.
“Si está inmerso en una región luminosa, como un disco de gas brillante, se espera que el agujero negro produzca una zona oscura similar a una sombra, algo que había sido predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein y que nunca habíamos visto antes”, explica Heino Falcke, de la Universidad Radboud (Países Bajos), quien se desempeña como director del Consejo Científico del EHT.
Paul T. P. Ho, miembro del directorio del EHT y director del East Asian Observatory , explicó que “esta sombra, causada por la curvatura gravitacional y la captura de luz por el horizonte de eventos, revela mucho acerca de la naturaleza de estos objetos fascinantes, y nos permitió medir la enorme masa del agujero negro de M87”. Gracias al uso de diferentes métodos de calibración y obtención de imágenes, se pudo revelar la presencia de una estructura circular alrededor de una zona oscura (la sombra del agujero negro) en múltiples observaciones independientes realizadas por el EHT.
Una vez que tuvimos la certeza de haber obtenido una imagen de la sombra, pudimos comparar nuestras observaciones con complejos modelos informáticos que incorporaban las características físicas de la curvatura del espacio, el supercalentamiento de la materia y campos magnéticos intensos. Y muchos de los aspectos de la imagen obtenida coinciden sorprendentemente bien con nuestra comprensión teórica y esto, nos da confianza en la interpretación de nuestras observaciones, incluida nuestra estimación de la masa del agujero negro”.
La creación del EHT fue un enorme desafío que requirió modernizar y conectar una red mundial de ocho telescopios existentes en distintos emplazamientos a gran altitud.
Estas instalaciones se encuentran en volcanes de Hawái y México, en montañas de Arizona (Estados Unidos) y en la Sierra Nevada de España, en el desierto de Atacama, en Chile, y en la Antártica.
Las observaciones del EHT usan una técnica conocida como interferometría de línea de base muy larga (VLBI, en su sigla en inglés), que sincroniza telescopios de todo el mundo y aprovecha la rotación de nuestro planeta para crear un gran telescopio del tamaño de la Tierra que observa a una longitud de onda de 1,3 mm., lo que le permitió, al EHT, alcanzar una resolución angular de 20 microarcosegundos, suficiente para leer un periódico en Nueva York desde un café en París
Los telescopios que participaron en este trabajo son ALMA, APEX, el IRAM 30 m, el James Clerk Maxwell Telescope, el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano, Submillimeter Array, Submillimeter Telescope y el Telescopio del Polo Sur
Aunque no están físicamente conectados, estos telescopios pueden sincronizar los datos que recaban gracias a unos relojes atómicos (o máseres de hidrógeno) que registran con gran precisión la hora exacta de las observaciones.
Estas observaciones se realizaron a una longitud de onda de 1,3 mm durante una campaña internacional organizada en 2017. Cada telescopio del EHT produjo grandes cantidades de datos (cerca de 350 terabytes por día), que se almacenaron en discos duros de alto rendimiento llenos de helio que fueron transportados por avión para ser combinados en supercomputadores altamente especializados (conocidos como correlacionadores) del Instituto de Radioastronomía Max Planck y el MIT Haystack Observator sometiéndolos, a un trabajoso proceso para ser convertidos en imagen usando herramientas informáticas desarrolladas por los equipos participantes.
La construcción del EHT y las observaciones anunciadas hoy representan el desenlace de décadas de trabajo técnico, teórico y de observación, en el marco de una estrecha colaboración internacional que reunió investigadores de todo el mundo. Fueron trece instituciones las que se unieron para crear el EHT con infraestructura existente y el apoyo de distintas entidades.
“ALMA, al ser el telescopio milimétrico más grande del mundo, fue clave en esta colaboración”, afirmó Sean Dougherty, director de ALMA. Realmente, ayudó a garantizar una calibración de alta calidad de los datos de cada uno de los otros telescopios del conjunto, lo que dio como resultado las fantásticas imágenes del EHT”.
“Hemos logrado algo que se creía imposible hace tan solo una generación”, celebra Doeleman. “Los avances tecnológicos y la construcción de nuevos radiotelescopios en el último decenio permitieron a nuestro equipo armar este nuevo instrumento, diseñado para ver lo invisible”.
Cabe señalar que la sombra de un agujero negro es lo más cercano a la imagen, en sí que podamos obtener, puesto que se trata de un objeto totalmente oscuro, del cual la luz no logra escapar. Los límites del agujero negro, conocidos como horizonte de eventos (de ahí el nombre del EHT: ‘Telescopio de Horizonte de Eventos’) son cerca de 2,5 veces más pequeños que la sombra que proyectan y tienen, un poco menos de 40.000 millones de kilómetros de diámetro.
Por otra parte, los agujeros negros supermasivos son objetos astronómicos relativamente pequeños, y por eso habían sido imposibles de observar directamente hasta ahora. Como el tamaño de los agujeros negros es proporcional a su masa, mientras más grande sea la masa, mayor es la sombra que proyectan.
Debido a su enorme masa y relativa cercanía, el agujero negro de M87 debía ser uno de los más grandes que se podían observar desde la Tierra, con lo cual era perfecto para ser estudiado con el EHT.