Los agujeros negros atraen nuestra atención porque deseamos descifrar sus misterios y entender cabalmente cuál es su origen. Se dice que el número de agujeros negros podría ser incluso mayor que el número de estrellas visibles. Elemento recurrente en la ciencia ficción, hay quien teme que nuestro planeta azul sea engullido por uno de estos monstruos, pero los astrónomos aseguran que el agujero negro más cercano a la Tierra es Gaia BH.
Para que la Tierra fuera engullida por este agujero negro tendría que estar a menos de 21 kilómetros de ella. No hay que temer: Gaia BH se encuentra situado a unos mil 600 años luz de nuestro planeta y orbita en torno de una estrella similar al Sol.
Sin embargo, el astrónomo Christopher Springob, de la Universidad de Cornell, Estados Unidos, estima que no se puede descartar que un agujero negro supermasivo se nos aproximara si nuestra galaxia se llegara a fusionar o “chocar” con otra.
En ese improbable caso la Tierra podría ser lanzada hacia el centro galáctico, lo suficientemente cerca del agujero negro supermasivo como para ser finalmente tragada.
Pero no hay de qué preocuparse, ya que incluso algunos astrónomos calculan que “la Vía Láctea y la galaxia Andrómeda chocarán dentro de cuatro mil millones de años”.
Lo cierto es que la visión que tenemos de los agujeros negros es sin duda otra a partir de que los avances tecnológicos en materia de observación espacial permitieron fotografiar en abril de 2019 un agujero negro supermasivo, el M87*, que reside en el interior de la galaxia de Messier 87. Posteriormente, el 12 de mayo de 2022 se hizo pública la primera imagen directa y real del agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, Sagitario A*. Y hacia finales de abril de este año se dio a conocer una nueva imagen del agujero M87* que revela por primera vez la conexión entre el flujo de acreción cerca del agujero negro supermasivo central y el origen del chorro.
Para los astrofísicos, a pesar de que estos descubrimientos no impactan directamente en nuestras vidas, entender mejor los agujeros negros, principalmente los supermasivos, puede ayudar a la comunidad científica a entender mejor el origen y la historia del Universo.
Sin duda, el hoyo negro supermasivo M87* es el más estudiado desde la Tierra. Ubicado dentro de la galaxia M87, a unos 55 millones de años luz de nuestro planeta, de acuerdo con los investigadores del Event Horizon Telescope (EHT), hoy tenemos nueva información sobre este cuerpo estelar que describe por primera vez cómo la luz del borde del agujero negro supermasivo M87* gira en espiral a medida que escapa de la intensa gravedad del agujero negro, una característica conocida como polarización circular.
La forma en que el campo eléctrico de la luz prefiere girar en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj a medida que viaja, ofrece información sobre el campo magnético y los tipos de partículas de alta energía alrededor del agujero negro.
El nuevo artículo, publicado en Astrophysical Journal Letters, apoya hallazgos anteriores del EHT en el sentido de que el campo magnético cerca del agujero negro M87* es lo suficientemente fuerte como para impedir ocasionalmente que el agujero negro trague materia cercana.
El estudio del fenómeno polarización circular de la luz y la dirección en que gira el campo eléctrico de esta revela información valiosa sobre el campo magnético y los tipos de partículas que rodean al agujero negro.
Cabe recordar que EHT utiliza un telescopio virtual formado por instrumentos individuales sincronizados que están distribuidos en todo el mundo; es decir, del tamaño de la Tierra.
En el EHT colaboran más de 300 científicos de África, Asia, Europa y América, entre ellos Alejandro Cruz Osorio, del Instituto de Astronomía (IA), y Laurent Loinard, del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA), ambos de la UNAM.
Dice Cruz Osorio: “Analizar la estructura de los campos magnéticos en las cercanías del agujero negro supermasivo M87* usando luz polarizada es crucial para entender la naturaleza del agujero negro y del gas caliente a su alrededor”.
Agrega que la estructura espiral inferida en estos campos magnéticos es consistente con las predicciones teóricas y apunta a que el gas debe estar altamente magnetizado, lo que ayuda a acelerar el material del característico chorro de la galaxia M87.
Por su lado, Loinard considera que los análisis de la polarización circular de la luz efectuados por el EHT revelan nuevos resultados que proporcionan la certeza de que el campo magnético atraviesa el gas caliente que cae en el agujero negro.
Estas observaciones sin precedentes responden interrogantes acerca de cómo los agujeros negros consumen materia y la expulsan en chorros más allá de sus galaxias anfitrionas.
Herramientas
En 2019 el EHT publicó su primera imagen de un anillo de plasma caliente cerca del horizonte de sucesos de M87*. En 2021 el equipo científico publicó una imagen que muestra las direcciones de los campos eléctricos oscilantes a lo largo de la imagen. Este resultado, conocido como polarización lineal, fue la primera señal de que los campos magnéticos cercanos al agujero negro eran ordenados y fuertes.
Las nuevas mediciones de la polarización circular, que indican cómo los campos eléctricos de la luz giran en espiral alrededor de la dirección lineal del análisis de 2021, entregan evidencia aún más concluyente de estos fuertes campos magnéticos.
“La polarización circular es la señal final que buscamos en las primeras observaciones del agujero negro M87* por parte del EHT y fue, con mucho, la más difícil de analizar”, dice Andrew Chael, investigador asociado de la Gravity Initiative de la Universidad de Princeton, quien coordinó el proyecto. “Estos nuevos resultados nos dan confianza en que nuestra imagen de un fuerte campo magnético que impregna el gas caliente que rodea el agujero negro es la correcta”.
Una herramienta tecnológica fundamental para obtener las nuevas mediciones de la polarización circular que revelan los fuertes campos magnéticos de M87* es el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), el radiotelescopio más grande que existe. Este sofisticado instrumento, compuesto por 66 antenas de alta precisión que operan en longitudes de onda de 0,32 a 3,6 mm, proporcionó datos y calibración para estos resultados y sirvió como conjunto de antenas de referencia para el EHT. Sin la sensibilidad mucho mayor de ALMA como antena de referencia no se habría podido detectar la polarización circular.
La ubicación privilegiada de ALMA es en el llano de Chajnantor, en el Desierto de Atacama, uno de los lugares más secos y altos de la Tierra, donde cae una suave “lluvia”. Es luz en longitud de onda milimétrica y submilimétrica que viene desde el espacio, un recurso natural, escaso y precioso.
Las antenas de ALMA pueden configurarse (distribuirse) de distintas maneras y las distancias máximas entre antenas pueden oscilar entre los 150 metros y los 16 kilómetros, lo que proporciona a ALMA un potente “zoom” variable, logrando imágenes incluso más nítidas que las del Telescopio Espacial Hubble.
Gracias a esta “lluvia de luz” ALMA riega profundamente los campos de la astronomía, las 24 horas del día y los 365 días del año.
Los científicos prevén cosechas récord, donde la luz invisible (ondas de radio) acumulada por ALMA será vital para nuestra comprensión del Universo. El propósito central es estudiar no solo a los agujeros negros sino también la formación de estrellas, las nubes moleculares y el Universo temprano; y así conseguir el principal objetivo: descubrir nuestros orígenes cósmicos.
Incógnitas
No todas las estrellas pueden transformarse en un agujero negro: deben tener una masa mínima que es 25 veces superior a la masa de nuestro Sol. En la Vía Láctea, menos de una estrella de cada mil dispone de masa suficiente para transformarse en un agujero negro.
Los agujeros negros no son completamente negros; en realidad se supone que deberían brillar débilmente, ya que estos emiten radiación.
Stephen Hawking lo descubrió en 1976, por lo que se le atribuye el nombre de Radiación de Hawking. Su tesis fue confirmada recientemente por una investigación publicada en la revista The Astrophysical Journal y se centra en el agujero negro central de la galaxia M87. En ella se afirma de forma concluyente que la energía próxima a su horizonte de sucesos no está siendo absorbida, sino empujada hacia afuera.