El hito histórico de la obtención de la imagen, parecía una locura, pues un agujero negro, en el espacio negro, no puede ser visto, además, tiene tanta gravedad que nada, que podamos registrar, puede salir de él. Los agujeros negros, eran cuerpos teóricos, predichos por las teorías de relatividad de Einstein, hace poco más de 100 años. Sin embargo, intentando observar el agujero, en contraste con el fondo o su alrededor brillante, sería factible.
Aunque suene simple, el proyecto requirió de más de 20 años de planificación, ocho radiotelescopios de varias partes del mundo, que al trabajar en conjunto, formaron un gigantesco radiotelescopio del tamaño de la Tierra. Más el desarrollo de nuevas tecnologías.
Un radiotelescopio no observa en luz visible, como lo hacen los telescopios ópticos, de lentes y espejos. Los radiotelescopios observan en diferentes rangos del espectro electromagnético, como: rayos X, rayos gamma, infrarrojo, ondas de radio, etc. Las radiaciones, son ondas, y las ondas se miden en longitud de onda, que va desde el tamaño de los átomos, hasta los kilómetros pasando por milímetros, centímetros y metros. Siendo así, el Gran Telescopio Milimétrico, GTM, en el Estado de Puebla, México, es en realidad un radiotelescopio, que observa en la longitud de onda de los milímetros, lo que significa que observa en la región del espectro electromagnético que comprende, parte del infrarrojo y las microondas.
Los ocho radiotelescopios, formaron el proyecto EHT, Event Horizon Telescope, con el fin de fotografiar un agujero negro.
El poder de resolución de los ocho radiotelescopios en conjunto, era tal, que sería equivalente, a leer un periódico en París, observándolo desde Nueva York.
Durante diez días, en abril de 2017, los radiotelescopios dirigieron sus antenas hacia el centro de la galaxia M87, que se ubica en dirección de la constelación de Virgo, a 53.5 millones de años luz de nosotros. Esto significa que la luz alrededor del agujero negro, que observamos en la fotografía, salió hace unos 53.5 millones de años, viajó por el espacio a la velocidad de la luz, 300 mil km/s, y se captó en fotografía. Por lo tanto, lo que estamos viendo, es una imagen de hace unos 53.5 millones de años atrás.
Durante la investigación, fue tal la cantidad de información generada, que fue imposible enviarla por internet a los centros de investigación en Boston, Estados Unidos y Bonn, Alemania, por lo que se transportaron vía aérea, los cientos de discos duros con la información recabada.
La estrategia del Event Horizon Telescope, fue captar el agujero negro, mediante el horizonte de sucesos, brillante, a su alrededor.
DE QUÉ HABLAMOS
Un agujero negro es el fin de una estrella supermasiva. Dependiendo de la cantidad de masa de una estrella al nacer, se determinará la forma en que morirá. Así, con una cantidad no excesiva de masa, las estrellas, como nuestro Sol, morirán, convirtiéndose en nebulosas planetarias, si las estrellas nacen con más masa, pero exageradamente más, entonces la estrella se convertirá en un agujero negro.
Un agujero negro, tiene tanta gravedad, que la luz no puede escapar, y por lo tanto no podemos observarlo.
Sabemos que todos los cuerpos en el universo tienen masa, y esa masa determina su gravedad, a mayor masa, mayor gravedad.
Para escapar de la gravedad de un objeto, se requiere viajar a cierta velocidad, cuando la gravedad es mayor, la velocidad de escape debe ser también mayor.
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Es decir, veamos un ejemplo: cuando un futbolista patea una pelota, la pelota recorre cierta distancia, se eleva, y desciende hasta que cae al campo. Si patea con mayor fuerza, la pelota saldrá con mayor velocidad, recorriendo más distancia. En nuestro planeta Tierra, para que la pelota de fútbol le dé una vuelta a la Tierra y caiga desde donde fue disparada, se le debe imprimir suficiente fuerza para que la pelota viaje a 8 km/s. Cuando la pelota da una vuelta, se dice que entró en órbita alrededor de la Tierra. Si disparamos la pelota a 100, 200 o 400 km de altura, entonces la pelota podrá dar varias vueltas a la Tierra antes de caer. Es así como vuelan los satélites, naves y Estaciones Espaciales alrededor de la Tierra. Muchos, como la Estación Espacial Internacional, son impulsados por cohetes, para elevarse de vez en cuando, y mantenerse más tiempo en órbita.
Para escapar de la gravedad de la Tierra y volar a otros planetas, la velocidad necesaria debe ser mayor que la velocidad orbital. Esta se llamará, velocidad de escape, y es de 12 km/s. Para nuestro Sol, que tiene más masa y por lo tanto, más gravedad, su velocidad de escape es de 42.1 km/s.
Entonces, un agujero negro, tiene tanta masa y tanta gravedad, que la luz, viajando a 300 mil km/s, no tiene la velocidad suficiente para escapar de ahí, y por lo tanto no es posible verlo.
Stephen Hawking, quien hizo importantes estudios sobre los agujeros negros, aseguraba que en nuestra galaxia deben existir unos mil millones de ellos.
Se especula que la gravedad necesaria para mantener a todas las estrellas de una galaxia girando alrededor del centro galáctico, debe ser tanta que solo uno o varios agujeros negros podrían aportarla. Es decir, en los centros de las galaxias, hay al menos un agujero negro. Es por eso, que el proyecto de Event Horizon Telescope, apuntó al centro o corazón de la galaxia M87.
Una vez que la estrella deviene en un agujero negro, este da origen a la singularidad.
La singularidad, es un punto en el Universo que deforma o rompe el tejido espacio-tiempo a su alrededor. El agujero negro es consecuencia del colapso de una estrella; en dónde el tamaño de la estrella se reduce a cero, y en consecuencia su volumen también a cero; pero ahí está contenida toda la materia de la estrella; por lo tanto la densidad de materia como la curvatura espacio-tiempo tienden a infinito. Es un lugar en donde el campo gravitacional es infinitamente poderoso. Ahí, las leyes de la física conocidas no actúan o no se comportan como en el resto del Universo, a esto se le conoce como, singularidad.
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El agujero negro oculta la singularidad al resto del Universo, creando una frontera a su alrededor, llamado Horizonte de Sucesos o de Eventos.
Lo que observamos en la imagen presentada del agujero negro en el centro de la galaxia M87, es materia de estrellas en el horizonte de sucesos, supercaliente y superbrillante, lo observado en color naranja, es gas, cayendo en el agujero negro.
En la presentación de la imagen, se indicó que se intentará fotografiar también al agujero negro Sagitario A*, que existe en el centro de nuestra galaxia, a solo 26 mil años luz. Por increíble que parezca, fue posible fotografiar al agujero negro en M87, pero no al de nuestra galaxia. Por el momento se desconoce la situación, los astrónomos están tratando de comprender.
El agujero negro de M87, tiene una masa de 6 500 millones de soles. Lo observado en la imagen (el horizonte de sucesos), tiene un diámetro de unos 40 mil millones de kilómetros. En comparación, la distancia entre la Tierra y el Sol, es de 150 millones de km. Es decir el agujero negro de M87 es ¡unas 6 veces más grande, el tamaño de todo nuestro Sistema Solar! (del Sol a Plutón).
El agujero negro en la galaxia M87 es un verdadero monstruo espacial.
El mismo 10 de abril de 2019, varios artículos científicos, sobre esta primera imagen, fueron publicados en la prestigiosa revista: The Astrophysical Journal Letters. Varios centros científicos del mundo, realizaron la conferencia de prensa al mismo tiempo. En México, estuvo a cargo del equipo del Gran Telescopio Milimétrico, desde el Instituto de Astrofísica, Óptica y Electrónica, INAOE, en donde se dieron cita los investigadores mexicanos, del GTM, INAOE y la UNAM.
Los radio observatorios involucrados en EHT, son:
- Arizona Radio Observatory/Submillimeter-wave Astronomy (ARO/SMT) EE. UU.
- Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) Chile.
- IRAM 30-meter telescope. España.
- James Clerk Maxwell Telescope (JCMT). Hawai.
- Gran Telescopio Milimétrico / Large Millimeter Telescope (GMT - LMT), Alfonso Serrano. Puebla, México.
- The Submillimeter Array (SMA) Hawai.
- Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) Chile.
- South Pole Telescope (SPT) Antartica, el Polo Sur.
Otros telescopios se han unido después colaborando con las investigaciones.
OBSERVE A M87
La galaxia M87, como casi todos los objetos del catálogo Messier, que si indican con una M, son observables con telescopios comerciales.
En particular, la galaxia M87, es de magnitud 7.1, al alcance de un telescopio de 6 centímetros de diámetro.
Durante las noches de abril, desde que obscurece, observará al este, por donde sale el Sol cada mañana, a la constelación del León, sin levantar mucho la vista; sobre el horizonte aparecen dos estrellas, al norte, Arcturus del Boyero, y un poco al sur, Spica, de Virgo.
La cola de la Osa Mayor, al norte, le ayudará a encontrar a Arcrturus.
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Después, debe localizar a la estrella Denébola, en la cola del León, y bajar, no sin llegar hasta Spica. Ahí podrá observar a la galaxia M87. Por supuesto, siempre será mejor contar con un cielo limpio y sin contaminación lumínica, propia de la ciudad.
La dificultad será poder distinguir a M87, entre muchas otras galaxias muy cercanas, ya que estará observando al cúmulo de galaxias llamado, el Cúmulo de Virgo, que contiene a las galaxias: M61, M84, M86, M89, M90, M98… entre muchas otras más.
La obtención de la imagen del agujero negro, es un antes y un después en la astrofísica moderna, y México está a la altura de las investigaciones de primer nivel que se realizan en el mundo. german@astropuebla.org
PARA SABER MÁS
Noticia de la imagen del agujero negro, en el portal del INAOE (Instituto de Astrofísica, Óptica y Electrónica), Puebla, México
www.inaoep.mx/noticias/?noticia=660&anio=2019
Event Horizon Telescope
eventhorizontelescope.org
Gran Telescopio Milimétrico
www.lmtgtm.org/?lang=es
