Por J. Alberto Castro
La imagen del agujero negro en la galaxia Messier 87, a 55 millones de años luz, conocida desde el pasado 10 de abril, aún asombra e inquieta sin más a todos aquellos con dudas e interrogantes. ¿Cómo fue posible? ¿Qué más sabemos? ¿De qué sirve desentrañar el misterio de un agujero negro? ¿Qué es lo que sigue?
Impensable hace tan solo una década la icónica imagen hoy conocida a escala mundial gracias a los medios de comunicación y las redes sociales incrementa la curiosidad y la imaginación sobre este fenómeno.
Hace unos días, el 6 de septiembre, los 347 científicos del proyecto Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés) fueron reconocidos con el Premio Breakthrough 2020 —denominado como “el Oscar de la ciencia”— en la categoría de Física Fundamental gracias a que capturó por primera vez la imagen jamás tomada de un agujero negro, hoy conocido a nivel global como M87.
Laurent Loinard, investigador del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA) de la UNAM, es uno de los ocho mexicanos que participaron en esta hazaña científica sin precedente ya que la existencia de estos objetos en extremo densos se conocía a secas por métodos indirectos, pero nunca se había observado uno.
Doctor en Astronomía por la Universidad de Harvard, en entrevista con Vértigo recuerda que “cuando se empezó a hablar del EHT me pareció claro que el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano, de Puebla, tenía que participar en las observaciones. Me involucré, insistí y se aceptó. Poco a poco me incorporé al grupo científico del proyecto”.
De origen francés, Loinard explica cuál fue la razón de crear una red de ocho radiotelescopios repartidos por todo el mundo: “La dificultad real no fue encontrar los agujeros ya que sabemos dónde están. El reto era obtener imágenes de alta nitidez que permitan ver la estructura y el entorno del agujero. Cualquier telescopio o microscopio alcanza un nivel de nitidez que depende directamente de su tamaño. Si el instrumento es más grande alcanza mayor nitidez, si es más pequeño su nitidez resulta menor. De ahí concluimos que necesitábamos un telescopio del tamaño de la Tierra. Por supuesto, no lo teníamos, pero al juntar ocho diferentes radiotelescopios repartidos en el planeta conseguimos un telescopio gigante con la extensión del planeta”.
El profesor universitario sale al paso de la creencia errónea de suponer que se tomó una fotografía al agujero. Por el contrario, “cada radiotelescopio mide el campo eléctrico originado del objeto en medición. Resulta que la luz observada con nuestros ojos o la luz en general es una onda electromagnética. Eso quiere decir que esta luz está compuesta de un campo eléctrico y de un campo magnético que se propagan en el espacio. Cada uno de los telescopios del arreglo internacional midieron este campo eléctrico, que es solo una característica de la luz, no es completamente la luz. Luego se combinaron estas mediciones de campos eléctricos para reconstruir la imagen final del objeto”.
El propio director de EHT, Sheperd Doeleman, al presentar la imagen del agujero se preguntó: “¿Cómo fotografiar algo que no emite ni puede reflejar luz? Para ser justos, no fotografiamos el agujero sino la luz que está a su alrededor interaccionando con él, justo antes de pasar el borde de no retorno. Esta luz nos ofrece el fondo para conseguir ver el agujero por contraste: una esfera negra envuelta por luz que cae atraída por su brutal campo gravitatorio”.
Por supuesto, relata Loinard, “esta medición fue solo una parte del trabajo ya que también se dieron complejos procesos de digitalización de datos e imágenes, utilización de simulaciones virtuales en cómputo y la creación de un software especial y algoritmos específicos”.
“Para tener una idea estas observaciones se efectuaron en una semana de abril de 2017 y luego tomó dos años el procesamiento y análisis de datos y de acotación para publicar el resultado en abril de este año”, comparte.
El estudioso del Cosmos anticipa que el próximo año se dará a conocer la imagen del agujero ubicado en el centro de la Vía Láctea y además hay una investigación en curso para lograr un video.
“El tamaño de estos agujeros es proporcional a su masa y la distancia a la que se encuentran. El de nuestra galaxia es dos mil veces menos masivo que el de M87, pero es dos mil veces más cercano; entonces, tienen el mismo tamaño en el cielo. La desventaja que tiene el de nuestra galaxia es que su flujo es muy variable, su brillo cambia todo el tiempo y eso complica hacer las imágenes”.
Admirador de Newton considera que “los agujeros negros son un entorno astronómico de gravedad extrema cuya reproducción es imposible en un laboratorio. Por ello la posibilidad de observarlos pone a prueba la teoría de la gravitación o de la relatividad general de Einstein en los entornos más extremos del Universo. Si ahí funciona vamos a concluir que es correcta”.
Igualmente dice: “Esto no interesa exclusivamente a los astrónomos y a los físicos, porque tiene implicación directa en la vida moderna: el funcionamiento de los sistemas GPS se sustenta en la Teoría de la relatividad; diversos satélites alrededor de la Tierra envían las señales precisas de localización de personas y vehículos. Sin embargo el tiempo que ocupan los satélites en su traslado de rotación no es el mismo al que transcurre si estuvieran en la superficie de la Tierra. Esta pequeña corrección de cómo transcurre el tiempo es algo que se calcula con la Teoría de la relatividad. Si esta fuera incorrecta las posiciones que calcula el GPS estarían equivocadas por varios metros”.
Para descifrar lo que ocurre en el entorno y en la superficie del agujero “de igual forma se requiere del concurso de la Teoría de la mecánica cuántica de Einstein y esto podría decirnos si es posible reconciliar las dos teorías pilares de la física, hasta el día de hoy incompatibles”, agrega.
Del EHT destaca que son más de 350 personas de distintas competencias: astrónomos, físicos, programadores, diseñadores de cómputo, matemáticos, historiadores de la ciencia, expertos en análisis de imágenes… “Esa riqueza de personalidades era necesaria en una colaboración internacional multidisciplinaria”.
Optimista, asegura que las observaciones continuarán con la incorporación de telescopios en satélites para lograr imágenes más grandes e inspecciones a longitudes de onda más cortas que permitan acotar los parámetros físicos del agujero negro con mayor precisión, como por ejemplo su rotación.
Seis mil 500 millones de soles
En 1967 el físico John Wheeler acuñó el término “agujero negro” en una conferencia sobre púlsares en Nueva York, donde refirió el posible fin de las estrellas y la destructora región que dejan tras de sí los restos de estas y cuyo poder de gravitación absorbe todo lo que se acerca a ellas.
Stephen Hawking y Roger Penrose probaron que los agujeros negros son soluciones a las ecuaciones de Einstein.
Con base en el horizonte de sucesos del agujero M87 el equipo del Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT) midió su masa, que es de casi seis mil 500 millones de soles.
Curiosamente la imagen del agujero M87 es muy pequeña en el cielo, afirma Katie Bouman, integrante del equipo de imagen del EHT. “Es casi el mismo tamaño que intentar sacar una foto de una naranja en la Luna”.
Con el agujero negro SgrA en el centro de nuestra galaxia se hará, además de una imagen, un video porque cambia en escalas temporales de minutos.