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ASTRONOMÍA

Cuatro claves sobre cómo se consiguió la imagen del agujero negro Sagitario A*

La primera imagen histórica del agujero negro del centro de nuestra galaxia no es muy diferente a la de M87* que vimos hace tres años, una coincidencia que ya predecía la relatividad general de Einstein. Ahora el reto de la colaboración científica EHT que las ha captado es grabar una 'película' de estas oscuras sombras y su brillante anillo de gas, según han explicado algunos de sus miembros en la sede del CSIC en Madrid.

Agujero negro en Sagitario A* centro de la Vía Láctea
El agujero negro de Sagitario A* es el del centro de nuestra galaxia. // EHT
Enrique Sacristán / Agencia SINC | 14/05/2022 - 12:00h.

La imagen de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia (el segundo del que se ha conseguido tras Messier 87) se ha obtenido promediando las miles de imágenes obtenidas por ocho instalaciones de la colaboración Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT).

En la foto de la noticia se puede ver en la izquierda, de arriba a abajo, ALMA y APEX en Chile, IRAM en España y LMT en México. A la derecha, JCMT, SMT y SMA en EE UU y SPT en el Polo Sur.

En realidad la fotografía no es la típica foto que podíamos sacar con la luz que vemos con nuestros ojos. Porque la red de telescopios llamada 'Event Horizon Telescope' (o Telescopio del Horizonte de Sucesos) es un proyecto para crear un conjunto de telescopios sincronizados combinando datos procedentes de estaciones de interferometría —técnicas que consisten en combinar la luz u otras ondas electromagnéticas proveniente de diferentes receptores, telescopios o antenas de radio para obtener una imagen de mayor resolución aplicando el principio de superposición— de muy larga base ubicadas alrededor de la Tierra. El 10 de abril de 2019 vimos la primera de M87*, gracias, además, al algoritmo de la doctora experta en Computación e Ingeniería Eléctrica del Instituto Tecnológico de California, Katie Bouman.

¿No conocíamos ya al agujero negro del centro de nuestra galaxia?

Estudios previos, incluidos los que en 2020 les valieron el Premio Nobel de Física a Reinhard Genzel y Andrea Ghez, ya habían demostrado que en el centro de la Vía Láctea hay un objeto supermasivo –llamado Sagitario A* o Sgr A*–, con una masa cuatro millones de veces mayor que la del Sol. Lo dedujeron a partir del movimiento de las estrellas que giran a su alrededor.

Lo que se presenta ahora por primera vez es su imagen, una evidencia visual directa. Aunque en realidad el propio agujero no se ve, su enorme gravedad se traga toda la luz, pero sí su sombra oscura rodeada de un anillo de gas brillante y caliente. La sombra mide unos 52 microsegundos de arco, lo que equivale a ver un CD en la Luna desde la Tierra. Se trata de ver un agujero de 3 minutos luz a una distancia de 27.000 años luz.

Como el tamaño de la sombra es proporcional a la masa, se confirma que tiene unos cuatro millones de masas solares, un resultado que concuerda perfectamente con la teoría de la relatividad general de Einstein.

¿Qué diferencias hay entre la imagen de Sagitario A* y la de M87* presentada en 2019?

Aparentemente las dos imágenes son similares, a pesar de que son dos agujeros bastantes distintos. El de nuestra galaxia es más de mil veces más pequeño, pero está más cerca, y también es menos masivo: Sagitario A* tiene 4,3 millones de masas solares frente a las 6.600 millones de M87*, que se sitúa mucho más lejos, a 55.000.000 de años luz. Sus orientaciones respecto a nosotros también son diferentes.

Sin embargo, el que las dos imágenes se parezcan confirma un aspecto clave de la relatividad general, ya que predice que todos los agujeros negros se comportan y ven igual, independientemente de su masa. Esto implica que todo el universo está lleno de estas ‘rosquillas’ luminosas.

Además, los dos agujeros en rotación también se ‘alimentan’ a un ritmo distinto. El gas tarda entre días y semanas en orbitar alrededor de M87* –el grande–, pero en Sgr A* –el pequeño– completa una órbita en tan solo unos minutos. Esto dificulta las observaciones, ya que el brillo y el patrón del gas que gira alrededor del agujero de nuestra galaxia cambia rápidamente.

Mientras que M87* fue un objetivo más fácil y estable, en el que casi todas sus imágenes se veían igual, no ha sido así en Sagitario A*. La imagen presentada es un promedio de las muchas diferentes que ha captado la colaboración internacional del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT por sus siglas en inglés).

¿Cómo se ha obtenido la imagen?

En 2017 el EHT utilizó una red de ocho radiotelescopios distribuidos por medio mundo (ALMA y APEX en Chile, IRAM en España, LMT en México, JCMT, SMT y SMA en Estados Unidos y SPT en el Polo Sur) que funcionan como uno virtual del tamaño de la Tierra. Para crearlo y combinar todas las señales se utiliza una técnica llamada interferometría de muy larga base (VLBI, donde en lugar de lentes se usan operaciones matemáticas).

Pero aunque tenga una escala planetaria, este telescopio global está formado por un número limitado de antenas, y reconstruir una ‘fotografía’ con todos sus datos equivale a adivinar una frase sabiendo solo algunas de sus letras. Para resolverlo y ofrecer la imagen promedio final se utilizan algoritmos y potentes ordenadores.

Desde España, tres instituciones han tenido una contribución fundamental: el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), la Universidad de Valencia (UV) y el Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM), con su potente antena de 30 metros en Pico Veleta (Granada).

¿Qué retos quedan por delante?

Uno de los más importantes es presentar no una imagen de Sagitario A*, sino una ‘película’ del gas orbitando alrededor del agujero negro. De hecho, es lo que se anunció hace tres años cuando se presentó la imagen de M87*, pero de momento no se dispone de suficiente información. La reciente incorporación a la red EHT de más radiotelescopios (GLT en Groenlandia y NOEMA en Francia), así como las actualizaciones de los que ya había y las nuevas campañas de observación –la última, en marzo de este año–, ayudarán a conseguir este objetivo.

Además, la colaboración científica EHT tratará de reconstruir el campo magnético de este y otros agujeros negros supermasivos, ya que es un factor esencial en la física y la formación de los chorros relativistas asociados a este tipo de objetos.

Información facilitada por los investigadores Antxon Alberdi, Rocco Lico, Ilje Cho, Guang-Yao Zhao, Antonio Fuentes y Thalia Traianou del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), Iván Martí Vidal de la Universidad de Valencia y Miguel Sánchez Portal del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) durante la rueda de prensa celebrada el 12 de mayo de 2022 en la sede del CSIC, en Madrid. También se conectó con la organizada en Múnich (Alemania), en la que participaron: Xavier Barcons, director general del Observatorio Europeo Austral (ESO); Huib Jan van Langevelde, director de proyecto del EHT; Sara Issaoun del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian (EE UU), Thomas p. Krichbaum del Instituto Max Planck de Radio Astronomía (Alemania) y José Luis Gómez del IAA-CSIC.

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