–Los científicos han obtenido la primera imagen de un agujero negro, utilizando las observaciones del Telescopio Horizonte en el centro de la galaxia M87. La imagen muestra un anillo brillante formado cuando la luz se curva en la gravedad intensa alrededor de un agujero negro que es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol.

La imagen revela el agujero negro en el centro de Messier 87, una galaxia masiva en el cercano cúmulo de galaxias Virgo. Este agujero negro reside a 55 millones de años luz de la Tierra y tiene una masa de 6,5 mil millones de veces la del Sol. Es tres millones de veces más grande que la Tierra.

Esta imagen largamente buscada proporciona la evidencia más sólida hasta la fecha de la existencia de agujeros negros supermasivos y abre una nueva ventana al estudio de los agujeros negros, sus horizontes de eventos y la gravedad, dijeron los científicos en una rueda de prensa en Washington.

La captura del agujero negro y su sombra por primera vez, involucró ocho radiotelescopios terrestres en todo el mundo, operando juntos como si fueran un solo telescopio del tamaño de todo nuestro planeta. Es una hazaña histórica de una red internacional de radiotelescopios llamada Event Horizon Telescope (EHT), explicó la NASA.

El Event Horizon Telescope (EHT), un conjunto a escala planetaria de ocho radiotelescopios terrestres forjados a través de la colaboración internacional, fue diseñado para capturar imágenes de un agujero negro.

El EHT conecta telescopios de todo el mundo para formar un telescopio virtual del tamaño de la Tierra con una sensibilidad y resolución sin precedentes. El EHT es el resultado de años de colaboración internacional, y ofrece a los científicos una nueva forma de estudiar los objetos más extremos en el Universo predichos por la relatividad general de Einstein durante el centenario del experimento histórico que confirmó la teoría por primera vez.

“Hemos tomado la primera fotografía de un agujero negro”, dijo el director de proyectos de EHT, Sheperd S. Doeleman, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian. “Esta es una hazaña científica extraordinaria realizada por un equipo de más de 200 investigadores”, precisó.

Los agujeros negros son objetos cósmicos extraordinarios con masas enormes pero tamaños extremadamente compactos. La presencia de estos objetos afecta su entorno de manera extrema, deformando el espacio-tiempo y sobrecalentando cualquier material circundante.

“Si estamos inmersos en una región brillante, como un disco de gas brillante, esperamos que un agujero negro cree una región oscura similar a una sombra, algo predicho por la relatividad general de Einstein que nunca hemos visto antes”, explicó el presidente de EHT Science. Consejo Heino Falcke de la Universidad de Radboud, Países Bajos.

“Esta sombra, causada por la inclinación gravitacional y la captura de luz por el horizonte de eventos, revela mucho sobre la naturaleza de estos objetos fascinantes y nos permitió medir la enorme masa del agujero negro de M87”.

Múltiples métodos de calibración e imagen han revelado una estructura en forma de anillo con una región central oscura, la sombra del agujero negro, que persistió durante múltiples observaciones independientes de EHT.

“Una vez que estuvimos seguros de que habíamos fotografiado la sombra, podríamos comparar nuestras observaciones con los modelos informáticos extensos que incluyen la física del espacio combado, la materia sobrecalentada y los fuertes campos magnéticos. Muchas de las características de la imagen observada coinciden con nuestra comprensión teórica sorprendentemente bien”, comentó Paul TP Ho , miembro de la Junta de EHT y Director del Observatorio de Asia Oriental.

“Esto nos hace confiar en la interpretación de nuestras observaciones, incluida nuestra estimación de la masa del agujero negro”, añadió.

Crear el EHT fue un desafío formidable que requirió la actualización y la conexión de una red mundial de ocho telescopios preexistentes desplegados en una variedad de sitios desafiantes de gran altitud. Estas ubicaciones incluían volcanes en Hawai y México, montañas en Arizona y la Sierra Nevada española, el Desierto de Atacama de Chile y la Antártida.

Las observaciones de EHT utilizan una técnica llamada interferometría de línea de base muy larga (VLBI, por sus siglas en inglés) que sincroniza las instalaciones de los telescopios de todo el mundo y explota la rotación de nuestro planeta para formar un enorme telescopio del tamaño de la Tierra al observar una longitud de onda de 1.3 mm. VLBI permite que el EHT logre una resolución angular de 20 microarcosegundos, suficiente para leer un periódico en Nueva York desde un café en la acera de París.

Los telescopios que contribuyeron a este resultado fueron ALMA , APEX , el telescopio IRAM de 30 metros , el telescopio James Clerk Maxwell , el gran telescopio milimétrico Alfonso Serrano , la matriz Submillimeter , el telescopio Submillimeter y el telescopio del Polo Sur. Los petabytes de datos sin procesar de los telescopios se combinaron mediante supercomputadoras altamente especializadas organizadas por el Instituto Max Planck de Radioastronomía y el Observatorio del Haystack MIT .

La construcción del EHT y las observaciones anunciadas hoy representan la culminación de décadas de trabajo observacional, técnico y teórico. Este ejemplo de trabajo en equipo global requirió una estrecha colaboración de investigadores de todo el mundo. Trece instituciones asociadas trabajaron juntas para crear el EHT, utilizando tanto la infraestructura preexistente como el apoyo de una variedad de agencias. La Fundación de Ciencia Nacional de los Estados Unidos (NSF), el Consejo Europeo de Investigación de la UE (ERC) y los organismos de financiación de Asia Oriental proporcionaron fondos clave.

“Hemos logrado algo que se presume que es imposible hace solo una generación”, concluyó Doeleman. “Los avances en tecnología, las conexiones entre los mejores observatorios de radio del mundo y los algoritmos innovadores se unieron para abrir una ventana completamente nueva sobre los agujeros negros y el horizonte de eventos”.

La NASA ofrece esta información sobre los agujeros negros:

QUÉ ES UN AGUJERO NEGRO?

Los agujeros negros son bolsas de materia extremadamente densas, objetos de una masa tan increíble y un volumen minúsculo que deforman drásticamente el tejido del espacio-tiempo. Todo lo que pasa demasiado cerca, desde una estrella errante hasta un fotón de luz, es capturado. La mayoría de los agujeros negros son los restos condensados de una estrella masiva, el núcleo colapsado que permanece después de una supernova explosiva. Sin embargo, el árbol genealógico del agujero negro tiene varias ramas, desde pequeñas estructuras a la par de una célula humana hasta enormes gigantes miles de millones de veces más masivas que nuestro sol.

Un agujero negro es una región en el espacio donde la fuerza de tracción de la gravedad es tan fuerte que la luz no puede escapar. La fuerte gravedad se produce porque la materia ha sido presionada en un espacio pequeño. Esta compresión puede tener lugar al final de la vida de una estrella. Algunos agujeros negros son el resultado de estrellas moribundas.

Porque ninguna luz puede escapar, los agujeros negros son invisibles. Sin embargo, los telescopios espaciales con instrumentos especiales pueden ayudar a encontrar agujeros negros. Pueden observar el comportamiento del material y las estrellas que están muy cerca de los agujeros negros.

¿Qué tan grandes son los agujeros negros?

Los agujeros negros pueden venir en una variedad de tamaños, pero hay tres tipos principales de agujeros negros. La masa y el tamaño del agujero negro determinan qué tipo es.

Los más pequeños son conocidos como agujeros negros primordiales. Los científicos creen que este tipo de agujero negro es tan pequeño como un solo átomo pero con la masa de una gran montaña.

El tipo más común de agujeros negros de tamaño mediano se llama “estelar”. La masa de un agujero negro estelar puede ser hasta 20 veces mayor que la masa del sol y puede caber dentro de una bola con un diámetro de aproximadamente 10 millas. Docenas de agujeros negros de masa estelar pueden existir dentro de la galaxia Vía Láctea.

Los agujeros negros más grandes se llaman “supermasivos”. Estos agujeros negros tienen masas superiores a 1 millón de soles combinados y cabrían dentro de una bola con un diámetro del tamaño del sistema solar. La evidencia científica sugiere que cada gran galaxia contiene un agujero negro supermasivo en su centro. El agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia de la Vía Láctea se llama Sagitario A. Tiene una masa igual a unos 4 millones de soles y cabría dentro de una bola con un diámetro del tamaño del sol.

¿Cómo se forman los agujeros negros?

Se cree que los agujeros negros primordiales se formaron en el universo temprano, poco después del Big Bang.

Los agujeros negros estelares se forman cuando el centro de una estrella muy masiva colapsa sobre sí mismo. Este colapso también causa una supernova, o una estrella en explosión, que dispara parte de la estrella en el espacio.

Los científicos creen que los agujeros negros supermasivos se formaron al mismo tiempo que la galaxia en la que se encuentran. El tamaño del agujero negro supermasivo está relacionado con el tamaño y la masa de la galaxia en la que se encuentra.

Si los agujeros negros son “negros”, ¿cómo saben los científicos que están allí?
No se puede ver un agujero negro debido a la fuerte gravedad que atrae toda la luz hacia el centro del agujero negro. Sin embargo, los científicos pueden ver los efectos de su fuerte gravedad en las estrellas y gases a su alrededor. Si una estrella está orbitando un cierto punto en el espacio, los científicos pueden estudiar el movimiento de la estrella para averiguar si está orbitando un agujero negro.

Cuando un agujero negro y una estrella están orbitando juntos, se produce una luz de alta energía. Los instrumentos científicos pueden ver esta luz de alta energía.

La gravedad de un agujero negro a veces puede ser lo suficientemente fuerte como para arrancar los gases exteriores de la estrella y hacer crecer un disco a su alrededor llamado disco de acreción. A medida que el gas del disco de acreción gira en espiral hacia el agujero negro, el gas se calienta a temperaturas muy altas y libera luz de rayos X en todas las direcciones. Los telescopios de la NASA miden la luz de rayos X. Los astrónomos usan esta información para aprender más sobre las propiedades de un agujero negro.

¿Podría un agujero negro destruir la tierra?

Los agujeros negros no vagan por el universo, tragando mundos al azar. Siguen las leyes de la gravedad al igual que otros objetos en el espacio. La órbita de un agujero negro tendría que estar muy cerca del sistema solar para afectar a la Tierra, lo cual no es probable.

Si un agujero negro con la misma masa que el sol reemplazara al sol, la Tierra no se caería. El agujero negro con la misma masa que el sol mantendría la misma gravedad que el sol. Los planetas todavía estarían en órbita alrededor del agujero negro como lo hacen ahora alrededor del sol.

¿Alguna vez el sol se convertirá en un agujero negro?

El sol no tiene suficiente masa para colapsar en un agujero negro. En miles de millones de años, cuando el sol esté al final de su vida, se convertirá en una estrella gigante roja . Luego, cuando haya usado el último de su combustible, lanzará sus capas externas y se convertirá en un anillo de gas brillante llamado nebulosa planetaria. Finalmente, todo lo que quedará del sol es una fría estrella enana blanca .

¿Cómo está la NASA estudiando los agujeros negros?

La NASA está aprendiendo sobre los agujeros negros utilizando naves espaciales como el Observatorio de rayos X Chandra, el satélite Swift y el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi. Fermi se lanzó en 2008 y está observando los rayos gamma, la forma de luz más energética, en busca de agujeros negros supermasivos y otros fenómenos astronómicos. Las naves espaciales como estas ayudan a los científicos a responder preguntas sobre el origen, la evolución y el destino del universo.