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La Puerta del Misterio

Respuestas a tus posibles preguntas sobre el agujero negro

Esta imagen del proyecto Event Horizon Telescope muestra el horizonte de eventos del agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia M87.

Los terrícolas primero pusieron sus ojos en una imagen real de un agujero negro – convirtiendo lo que sólo vivía en nuestras imaginaciones colectivas en una realidad concreta.

La imagen muestra un anillo de color naranja desviado que rodea la sombra oscura de un agujero negro que engulle materia a 55 millones de años-luz de distancia en el centro de una galaxia conocida como Virgo A (Messier 87).

Esta primera mirada borrosa es suficiente para confirmar que la teoría de la relatividad de Einstein funciona incluso en el límite de este abismo gigante – un lugar extremo donde algunos pensaron que sus ecuaciones se romperían. Pero esta imagen elusiva plantea muchas preguntas. Aquí están algunas de sus preguntas contestadas.

¿Qué es un agujero negro?

Los agujeros negros son objetos extremadamente densos de los que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. A medida que comen la materia cercana, crecen en tamaño. Los agujeros negros suelen formarse cuando una estrella grande muere y se derrumba sobre sí misma.

Se cree que los agujeros negros supermasivos, que son millones o miles de millones de veces más masivos que el sol, se encuentran en el centro de casi todas las galaxias, incluyendo la nuestra. El nuestro se llama Sagitario A*.

¿Por qué no hemos visto antes la imagen de un agujero negro?

Los agujeros negros, incluso los supermasivos, no son tan grandes. Por ejemplo, tomar una imagen del agujero negro en el centro de nuestra Vía Láctea, que se cree que es alrededor de 4 millones de veces más grande que el sol, sería como tomar una foto de un DVD en la superficie de la luna, dijo Dimitrios Psaltis, un astrofísico de la Universidad de Arizona, a Vox. Además, los agujeros negros suelen estar cubiertos por material que puede oscurecer la luz que rodea al agujero negro, escribieron.

Antes de esta imagen, ¿cómo sabíamos que existían agujeros negros?

La teoría de la relatividad de Einstein predijo primero que cuando una estrella masiva moría, dejaba un núcleo denso. Si este núcleo era más de tres veces más masivo que el sol, sus ecuaciones mostraron que la fuerza de gravedad producía un agujero negro, según la NASA.

Pero hasta entonces, los científicos no podían fotografiar u observar directamente los agujeros negros. Más bien, se basaron en evidencia indirecta – comportamiento o señales provenientes de otros objetos cercanos. Por ejemplo, un agujero negro se traga las estrellas que giran demasiado cerca de él. Este proceso calienta las estrellas, haciendo que emitan señales de rayos X que son detectables por los telescopios. A veces los agujeros negros también escupen ráfagas gigantescas de partículas cargadas, que es, de nuevo, detectable por nuestros instrumentos.

Los científicos también estudian a veces el movimiento de los objetos – si parecen ser tirados de forma extraña, un agujero negro podría ser el culpable.

¿Qué estamos viendo en la imagen?

Los propios agujeros negros emiten muy poca radiación para ser detectados, pero como predijo Einstein, el contorno de un agujero negro y su horizonte de sucesos – el límite más allá del cual la luz no puede escapar – puede ser visto.

Resulta que es verdad. El círculo oscuro en el centro es la «sombra» del agujero negro que se revela por el gas brillante que se asienta en el horizonte de sucesos a su alrededor. (La atracción gravitacional extrema del agujero negro sobrecalienta el gas, haciendo que emita radiación o «resplandor»). Pero el gas en el horizonte de sucesos no es realmente naranja – más bien los astrónomos involucrados en el proyecto eligieron colorear las señales de ondas de radio de color naranja para representar cuán brillantes son las emisiones.

Los tonos amarillos representan las emisiones más intensas, mientras que el rojo representa una intensidad más baja y el negro representa pocas o ninguna emisión. En el espectro visible, el color de las emisiones probablemente se vería a simple vista como blanco, tal vez ligeramente teñido de azul o rojo.

¿Por qué la imagen es borrosa?

Con la tecnología actual, esa es la resolución más alta que se puede alcanzar. La resolución del Telescopio Horizonte de Eventos es de unos 20 microsegundos. (Un microarcosegundo es más o menos del tamaño de un punto al final de una frase si lo mirabas desde la Tierra y ese punto estaba en un folleto que se dejó en la luna, según el Journal of the Amateur Astronomers Association of New York).

Si tomas una foto ordinaria que contiene millones de píxeles, la vuelas unas cuantas miles de veces y la suavizas, verás casi la misma resolución que la que se ve en la imagen del agujero negro, según Geoffrey Crew, vicepresidente del Telescopio Event Horizon. Pero considerando que están imaginando un agujero negro a 55 millones de años luz de distancia, eso es increíblemente impresionante.

¿Por qué el anillo tiene una forma tan irregular?

Los científicos de la misión aún no lo saben. «Buena pregunta, y una que esperamos responder en el futuro», dijo Crew. «Por el momento, es lo que el M87 nos ha mostrado.»

¿Cómo capturaron los científicos esta imagen?

Más de 200 astrónomos de todo el mundo tomaron las medidas utilizando ocho radiotelescopios terrestres conocidos colectivamente como el Telescopio de Horizonte de Eventos (EHT). Estos telescopios están típicamente ubicados en sitios de gran altitud como volcanes en Hawaii y México, montañas en Arizona y la Sierra Nevada española, el desierto de Atacama y la Antártida, según un comunicado de la National Science Foundation.

En abril de 2017, los astrónomos sincronizaron todos los telescopios para tomar medidas de las ondas de radio emitidas desde el horizonte de sucesos del agujero negro, todo al mismo tiempo. Sincronizar los telescopios fue como crear un telescopio del tamaño de la Tierra con una resolución impresionante de 20 microsegundos, suficiente para leer un periódico en manos de un neoyorquino desde un café en París, según la declaración. (En comparación, el agujero negro que visualizaron es de unos 42 microsegundos de diámetro).

Luego tomaron todas estas medidas en bruto, las analizaron y las combinaron en la imagen que ves.

¿Por qué los científicos midieron las ondas de radio en lugar de la luz visible para capturar la imagen?

Podrían obtener mejor resolución usando ondas de radio que si usaran luz visible. «Las ondas de radio ofrecen actualmente la mayor resolución angular de todas las técnicas actuales», dijo Crew. La resolución angular se refiere a lo bien (el ángulo más pequeño) que un telescopio puede discernir entre dos objetos separados.

¿Es una fotografía real?

No, no en el sentido tradicional. «Es difícil hacer una imagen con ondas de radio», dijo Crew. Los científicos de la misión midieron las ondas de radio que se emitían desde el horizonte de sucesos del agujero negro y luego procesaron esa información con una computadora para crear la imagen que se ve.

¿Prueba esta imagen una vez más la teoría de la relatividad de Einstein?

Sip. La teoría de la relatividad de Einstein predijo que los agujeros negros existen y que tienen horizontes de eventos. Las ecuaciones también predicen que el horizonte de eventos debe ser algo circular y el tamaño debe estar directamente relacionado con la masa del agujero negro.

He aquí: un horizonte de sucesos algo circular y la masa inferida del agujero negro coincide con las estimaciones de lo que debería estar basado en el movimiento de las estrellas más lejos de él.

¿Por qué no capturaron una imagen del agujero negro de nuestra propia galaxia, en vez de elegir una muy lejana?

El M87 fue el primer agujero negro que los investigadores midieron, así que primero analizaron eso, dijo Shep Doeleman, director del Telescopio Event Horizon, durante una conferencia de prensa. Pero también era más fácil de visualizar en comparación con Sagitario A*, que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, agregó. Esto se debe a que está tan lejos que no se «mueve» mucho en el transcurso de una noche de mediciones. Sagitario A* está mucho más cerca, así que no está tan «fijo» en el cielo. En cualquier caso, «estamos muy entusiasmados por trabajar en Sag A*», dijo Doeleman. «No prometemos nada, pero esperamos conseguirlo muy pronto.»

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Respuestas a tus posibles preguntas sobre el agujero negro
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Respuestas a tus posibles preguntas sobre el agujero negro
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Los agujeros negros son objetos extremadamente densos de los que nada, ni siquiera la luz, puede escapar.
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