{"id":3592,"date":"2019-04-22T10:32:12","date_gmt":"2019-04-22T13:32:12","guid":{"rendered":"http:\/\/www.elfirmamento.com.ar\/?p=3592"},"modified":"2019-04-22T10:32:13","modified_gmt":"2019-04-22T13:32:13","slug":"primer-imagen-de-un-agujero-negro","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.elfirmamento.com.ar\/?p=3592","title":{"rendered":"Primer imagen de un Agujero Negro"},"content":{"rendered":"\n

Por Daniel Marin<\/em><\/p>\n\n\n\n

Hasta ahora los hab\u00edamos detectado de forma indirecta en varias longitudes de onda del espectro electromagn\u00e9tico. Incluso hemos llegado a detectarlos a trav\u00e9s de las ondas gravitacionales que se producen cuando dos de ellos se fusionan. Pero nunca hab\u00edamos visto uno directamente. Hasta hoy. El 10 de abril de 2019 pasar\u00e1 a la historia como el d\u00eda en el que la humanidad contempl\u00f3 un agujero negro por primera vez. El proyecto EHT (Event Horizon Telescope) ha revelado la primera imagen del agujero negro supermasivo del centro de la galaxia M87. Y no es cualquier agujero negro. Es, ni m\u00e1s ni menos, el m\u00e1s masivo que se conoce. Contempla a la bestia en todo su esplendor:<\/p>\n\n\n\n

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El agujero negro de M87, o M87* (Event Horizon Telescope).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La imagen por s\u00ed sola no es especialmente impactante, hasta que uno \ncomprende que estamos contemplando un monstruo de 6500 millones de masas\n solares (!) situado en el centro de una galaxia el\u00edptica gigante a 55 \nmillones de a\u00f1os luz. Es un agujero negro tan grande que dentro de \u00e9l \ncabr\u00edan todos los planetas del sistema solar. \nA-lu-ci-nan-te. Maravilloso, por supuesto, \u00bfpero qu\u00e9 estamos \ncontemplando exactamente? Sin una escala de referencia es dif\u00edcil \nhacerse una idea de las dimensiones del objeto. Tampoco ayuda que en \nnuestra experiencia cotidiana no nos topemos con agujeros negros ni con \nlos efectos extremos de la distorsi\u00f3n del espacio-tiempo descritos por \nlas ecuaciones de la relatividad general de Einstein. Lo primero que \ndebemos tener en cuenta es que no se trata de una imagen en luz visible.\n Eso es simplemente imposible porque no disponemos de telescopios \n\u00f3pticos con la resoluci\u00f3n suficiente para ver un objeto tan peque\u00f1o a \ntanta distancia.<\/p>\n\n\n\n

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Red VLBI de radiotelescopios usada en el proyecto (Event Horizon Telescope).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La imagen ha sido obtenida por una red de radiotelescopios repartidos\n por el mundo usando la t\u00e9cnica de interferometr\u00eda de muy larga base \n(VLBI). Esta t\u00e9cnica combina distintos radiotelescopios de tal forma que\n se consigue crear una antena con un tama\u00f1o equivalente al del planeta \nTierra capaz de alcanzar la incre\u00edble resoluci\u00f3n de 20 millon\u00e9simas de \nsegundo de arco. En las semanas previas al descubrimiento se ha generado\n un debate, en mi opini\u00f3n un tanto absurdo, sobre si se trata de una \nimagen \u00abreal\u00bb o no. Si por \u00abreal\u00bb entendemos \u00aben luz visible\u00bb, \nobviamente no lo es. No estamos viendo el agujero negro de M87 como \nvieron Gargant\u00faa con sus ojos los protagonistas de la pel\u00edcula Interstellar<\/em>,\n sino en la longitud de onda de 1,3 mil\u00edmetros (228 GHz), o sea, en \nlongitudes de onda de radio. Pero hoy en d\u00eda estamos acostumbrados a \ncontemplar im\u00e1genes de objetos astron\u00f3micos tomadas en otras regiones \ndel espectro de forma rutinaria y nadie piensa que se trata de im\u00e1genes \n\u00abirreales\u00bb. S\u00ed, para obtener esta imagen de M87 se han tenido que \ncalibrar y procesar cuidadosamente los ingentes datos obtenidos por \ndistintos radiotelescopios, pero no por ello es una imagen \u00abinventada\u00bb. \nCualquier imagen obtenida en rayos X o infrarrojo lejano \u2014o, ya que \nestamos, incluso en el visible\u2014 tambi\u00e9n requiere de un procesado \nintenso.<\/p>\n\n\n\n

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Regi\u00f3n del espectro observada por el EHT, en este caso para Sgr A* (Event Horizon Telescope).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Pol\u00e9micas est\u00e9riles aparte, la imagen de M87*, como se denomina al \nagujero negro (se lee \u00abM87 estrella\u00bb), se ha obtenido combinando las \nobservaciones realizadas los d\u00edas 5, 6, 10 y 11 de abril de 2017 por los\n ocho radiotelescopios de la participaci\u00f3n EHT \u2014nacida en 2014, como la \npel\u00edcula Interstellar<\/em> (\u00bfcasualidad?, no lo creo)\u2014, entre los \nque se encuentra la antena del treinta metros del IRAM (Institut de \nRadioAstronomie Millim\u00e9trique) situada en el Pico Veleta (Espa\u00f1a). La \n\u00e9poca del a\u00f1o para la observaci\u00f3n fue elegida de tal forma que hubiese \nbuen tiempo en todos los observatorios. Adem\u00e1s de M87* tambi\u00e9n se \nobserv\u00f3 Sagitario A*, o sea, el agujero negro del centro de nuestra \nGalaxia, de tan \u00absolo\u00bb cuatro millones de masas solares. El procesado de\n la enorme cantidad de datos (5 petabytes) ha tenido lugar en el \nInstituto Max Planck Institute de Radioastronom\u00eda de Alemania y en el \nobservatorio Haystack del MIT (Massachusetts Institute of Technology) de\n EEUU.<\/p>\n\n\n\n

La imagen obtenida es consistente con lo que predec\u00edan los modelos \nbasados en la relatividad general. Por lo tanto, una vez m\u00e1s la teor\u00eda \nde Einstein sale reforzada de la en\u00e9sima prueba a la que ha sido \nsometida. Los que esperaban encontrar indicios de nueva f\u00edsica tendr\u00e1n \nque esperar a otra oportunidad. No obstante, en base a esta imagen no se\n pueden descartar otros modelos modificados de la gravedad que permiten \nobjetos muy compactos que no son exactamente agujeros negros. En ese \nsentido, la detecci\u00f3n de ondas gravitacionales es una prueba mucho m\u00e1s \ncontundente de la validez de la relatividad general que esta imagen.<\/p>\n\n\n\n

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M87* observado en cuatro d\u00edas diferentes (Event Horizon Telescope).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Predicci\u00f3n\n de la imagen del agujero negro de M87. Como vemos, es muy parecida a la\n obtenida finalmente (Event Horizon Telescope).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Pero volvamos a la imagen, \u00bfqu\u00e9 es exactamente lo que vemos? Est\u00e1 \nclaro que el agujero negro es el c\u00edrculo negro dentro del anillo de luz \n(o, mejor, dicho, de emisi\u00f3n sincrotr\u00f3n en radio). Un agujero negro es, \npor naturaleza, totalmente oscuro, pero tiene un l\u00edmite bien definido: \nel famoso horizonte de sucesos. Este horizonte \u2014que no es una frontera \ns\u00f3lida, pero s\u00ed es un l\u00edmite unidireccional (solo se puede entrar, pero \nno salir)\u2014 es proporcional a la masa del agujero negro y su tama\u00f1o se \nconoce como radio de Schwarzschild, ya que es una soluci\u00f3n a la m\u00e9trica \ndel mismo nombre. Esta m\u00e9trica solo es v\u00e1lida para los agujeros \nestacionarios y sin carga el\u00e9ctrica, pero si el agujero negro rota y \ntiene carga debemos usar la m\u00e9trica de Kerr-Newman. Puesto que los \nagujeros negros reales como M87* giran sobre su eje, pero no pueden \ntener una carga el\u00e9ctrica muy intensa (la materia que cae en ellos es \nprincipalmente neutra), la m\u00e9trica de Kerr basta para describir un \nagujero negro. En cualquier caso, el radio de Schwarzschild sigue siendo\n una aproximaci\u00f3n v\u00e1lida para un agujero negro visto a 55 millones de \na\u00f1os luz.<\/p>\n\n\n\n

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Partes de un agujero negro supermasivo (ESO).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Por lo tanto, uno podr\u00eda pensar que el c\u00edrculo negro se corresponde \ncon el horizonte de sucesos y el anillo brillante con el disco de \nacreci\u00f3n de materia alrededor del mismo. Pero, como siempre que hablamos\n de relatividad general, la realidad es un poco m\u00e1s compleja. Primero, \nhay que tener en cuenta que el radio del c\u00edrculo negro es realmente 2,6 \nveces el del horizonte de sucesos, ya que el agujero negro distorsiona \nel espacio-tiempo a su alrededor y la luz se curva creando este efecto \n(tengamos en cuenta que este monstruo de 6500 millones de masas solares \ntiene un radio de Schwarzschild de cerca de 19000 millones de \nkil\u00f3metros, o sea, unas 130 Unidades Astron\u00f3micas). Por eso se puede \ndecir de forma m\u00e1s correcta que lo que vemos es la \u00absombra del agujero \nnegro\u00bb, un efecto predicho por James Bardeen en 1973. Adem\u00e1s, la sombra \nest\u00e1 rodeada por un anillo de luz debido al mismo efecto. Por otro lado,\n el borde interior del disco de acreci\u00f3n no est\u00e1 en contacto con el \nagujero negro, ya que la relatividad general impide la presencia de \n\u00f3rbitas estables a una distancia inferior a tres radios del horizonte de\n sucesos. Este borde interior se denomina \u00f3rbita interna estable (ISCO) y\n a esta distancia es pr\u00e1cticamente indistinguible del l\u00edmite de la \n\u00absombra\u00bb del agujero negro predicha por Bardeen. En todo caso, el anillo\n de luz se supone que es m\u00e1s brillante que el borde del disco de \nacreci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

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La \u00absombra\u00bb de un agujero negro estacionario seg\u00fan la relatividad general (Event Horizon Telescope).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Recreaci\u00f3n\n del camino que sigue la luz (geod\u00e9sicas) alrededor de un agujero negro,\n lo que explica el tama\u00f1o de su \u00absombra\u00bb  (Nicolle R. Fuller\/NSF).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Viendo la imagen da la impresi\u00f3n de que estamos viendo el disco de \nacreci\u00f3n en direcci\u00f3n perpendicular a la l\u00ednea de visi\u00f3n, pero no es \nnecesariamente as\u00ed. La distorsi\u00f3n del espacio-tiempo alrededor del \nagujero negro es tan intensa que podemos ver toda<\/em> la superficie del disco, en ambas<\/em>\n caras, independientemente de la inclinaci\u00f3n del mismo, un efecto que \naparece magn\u00edficamente representado \u2014aunque de forma simplificada\u2014 en Interstellar<\/em>.\n Igualmente, la diferencia de brillo en el disco de acreci\u00f3n se explica \npor la relatividad general, que predice este efecto siempre que la \nmateria est\u00e9 girando r\u00e1pidamente alrededor del agujero negro, como \nparece ser el caso (el brillo aumenta si la materia se mueve hacia el \nobservador). Analizando la imagen los investigadores han concluido \nadem\u00e1s que el agujero negro gira en sentido horario. Pero, por ahora, no\n se ha podido medir la velocidad de rotaci\u00f3n del agujero ni la \ninclinaci\u00f3n del disco de acreci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

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Simulaci\u00f3n de c\u00f3mo se ver\u00eda el disco de acreci\u00f3n de un agujero negro de cerca creada para la pel\u00edcula Interstellar (Warner).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La obtenci\u00f3n de la primera imagen de un agujero negro es un hecho \nhist\u00f3rico y de una enorme relevancia cient\u00edfica, aunque no sea un suceso\n tan importante como el descubrimiento de ondas gravitacionales. Ahora \npodemos analizar el horizonte de sucesos de un agujero negro \ndirectamente en el espectro electromagn\u00e9tico y no solo mediante ondas \ngravitacionales. Los pr\u00f3ximos pasos de la iniciativa EHT son, a corto \nplazo, estudiar la variabilidad del disco de acreci\u00f3n de M87* y su \nrelaci\u00f3n con los potent\u00edsimos chorros que salen del mismo. A m\u00e1s largo \nplazo, el objetivo es producir una imagen semejante del agujero negro de\n la V\u00eda L\u00e1ctea, Sagitario A*. Aunque pueda parecer contraintuitivo, \nobtener una imagen de nuestro agujero negro es m\u00e1s dif\u00edcil pese a estar \nmucho m\u00e1s cerca, principalmente debido a que, al ser m\u00e1s peque\u00f1o, la \nmateria del disco de acreci\u00f3n se mueve mucho m\u00e1s r\u00e1pido, complicando \nsobremanera la reducci\u00f3n de datos porque el brillo var\u00eda en cuesti\u00f3n de \nminutos y no de d\u00edas. Pero eso es el futuro. Por el momento, disfrutemos\n de este magn\u00edfico logro de nuestra especie.<\/p>\n\n\n\n

Referencias:<\/strong><\/em><\/p>\n\n\n\n