Desvelan la primera imagen de un agujero negro en el corazón de la Vía Láctea, Sagitario A*

Un equipo internacional de investigadores ha captado la primera imagen histórica de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea. Este resultado constituye una evidencia abrumadora de que el objeto es realmente un agujero negro y aporta valiosas pistas sobre el funcionamiento de estos gigantes que, se cree, residen en el centro de la mayoría de las galaxias. La imagen ha sido obtenida por un equipo de investigación global, la Colaboración del Telescopio del Horizonte de Sucesos (del inglés Event Horizon Telescope, EHT), utilizando observaciones con una red mundial de radiotelescopios, que funciona como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Los resultados del equipo EHT se publican hoy jueves, 12 de mayo, en una edición especial de The Astrophysical Journal Letters.

Este hito científico ha sido posible gracias a una colaboración en la que participan más de 300 personas de ocho institutos de investigación de todo el mundo. La nueva imagen servirá para contrastar nuestro entendimiento de la física en condiciones de gravedad extrema, un entorno que nunca antes se había observado con tanto detalle.

El anuncio se ha realizado hoy jueves, 12 de mayo, en una serie de siete ruedas de prensa simultáneas distribuidas por todo el planeta, y los resultados se publican en diez artículos en la revista Astrophysical Journal Letters. La participación española en los artículos procede del Instituto de Astrofísica de Andalucía, perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IAA-CSIC), de la Universidad de Valencia y del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM).

La imagen es el resultado de las observaciones hechas durante varias noches en 2017 por una red de ocho radiotelescopios distribuidos por todo el planeta: desde Hawaii hasta el Polo Sur pasando por el observatorio español IRAM en el Pico Veleta, Granada. Combinando las ingentes cantidades de datos que proceden de toda la red se forma el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés). Así es como logra una resolución sin precedentes, suficiente para distinguir una naranja posada en la Luna.

A 27 000 años luz

Los agujeros negros son regiones donde la gravedad es tan fuerte que no deja escapar absolutamente nada, ni siquiera la luz. En el centro de nuestra galaxia, a 27 000 años luz de la Tierra, se encuentra uno de ellos: Sagitario A*. Es decir, un rayo de luz tardaría 27 000 años en llegar desde nuestro planeta hasta Sagitario A*.

Es el agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra y su masa es 4 millones de veces la de nuestro Sol: suficientemente grande para que se considere supermasivo, pero modesto en comparación con otros agujeros negros en el centro de otras galaxias que son miles de millones de veces más masivos que el Sol.

Puede parecer contradictorio que podamos ver, o siquiera fotografiar, un objeto que absorbe toda la luz que recibe. Efectivamente, la luz que se ve en la imagen no procede del agujero negro en sí, sino del gas que cae hacia él. Atraído por la fortísima gravedad que ejerce el agujero negro, el gas se calienta y emite toda una gama de ondas. Pero el espacio-tiempo alrededor del agujero negro está tan combado que deforma esas ondas como si de una lente se tratara.

Estas ondas deformadas son las que viajan hasta el EHT y dan lugar a la imagen. Por eso, lo que vemos no es el agujero negro en sí, sino su silueta: la forma oscura que proyecta sobre la luz brillante de la materia que lo rodea, deformada por la gravedad del agujero negro. El borde de la silueta es lo que se conoce como “horizonte de sucesos” y da nombre a la red de telescopios. Más allá de esa frontera es imposible ver nada, ya que ni siquiera la luz puede escapar.

Gravedad extrema

Si la astronomía tiene los ojos puestos en trazar la silueta de los agujeros negros supermasivos es porque su gravedad es tan extrema que nunca hemos llegado a ver cómo se comporta la materia a su alrededor. Tan solo nos podemos guiar por las predicciones de las leyes físicas que conocemos, pero falta comprobar si la naturaleza se ajusta a ellas. La imagen de Sagitario A* servirá para verificar si efectivamente lo hace.

Es un paso esencial para entender la relatividad general, la teoría que mejor explica lo que sucede en el espacio exterior. Hace poco más de un siglo, Albert Einstein postuló que el espacio y el tiempo estaban intrínsecamente ligados, formando una suerte de tejido de cuatro dimensiones en el que vivimos: el espacio-tiempo. Las ecuaciones que desarrolló a partir de su atrevida propuesta siguen vigentes hoy.

Aunque a escala humana podemos distinguir las tres dimensiones espaciales de la temporal sin problema, para los objetos que se mueven muy rápido o que son muy masivos esta distinción se diluye. Es más, la relatividad general predice que un agujero negro supermasivo como Sagitario A* llega a distorsionar el espacio-tiempo de su entorno. Combinando la nueva imagen junto con los datos precisos sobre la masa, tamaño y distancia de Sagitario A*, será posible saber exactamente cómo es esa distorsión y así ajustar los detalles de la relatividad general.

Huecos por cubrir

Aunque el enorme tamaño del EHT le otorga una resolución nunca vista, los datos de cada telescopio combinados ofrecen una imagen incompleta sobre el objeto que observan. Para rellenar los huecos, el equipo científico del EHT ha utilizado técnicas de inteligencia artificial para reconstruir la imagen que más se ajusta al conocimiento ya establecido sobre el agujero negro.

La ansiada imagen de Sagitario A* llega apenas dos años después de que el EHT produjera la primera imagen de un agujero negro nunca vista. En abril de 2019 veíamos el anillo luminoso alrededor del agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87, que es 1 500 veces más masivo y está a una distancia 2 000 veces mayor que Sagitario A*.

Si la imagen de Messier 87 fue todo un hito, Sagitario A* tiene la complicación añadida de que las señales que nos llegan son mucho más cambiantes. Por eso ha sido aún más complejo interpretar los datos de Sagitario A* que los de Messier 87. A cambio, puesto que la masa, tamaño y distancia de Sagitario A* se conocen de manera más precisa, la nueva imagen nos dará un entendimiento mucho más detallado de las leyes de la naturaleza.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Habría sido muy improbable que la nueva imagen contradiga de plano a la relatividad general. Incluso si los nuevos datos no se ajustaran a las predicciones de la teoría, lo más probable sería que hubiera más fenómenos físicos en juego que faltaran por comprender. Las predicciones más fundamentales de la relatividad general ya están comprobadas con grandísimo detalle, como atestiguan la observación de ondas gravitacionales en 2015 y 2016 o la imagen del agujero negro en Messier 87 de 2019. De hecho, la relatividad general es clave para la tecnología que usamos habitualmente: el GPS no sería posible sin ella.

REFERENCIAS (MLA):

• Akiyama, Kazunori et al. “First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole in the Center of the Milky Way”. The Astrophysical Journal Letters, vol. 930, pp. L12. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac6674
• The Event Horizon Telescope Collaboration et al. “First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. II. EHT and Multiwavelength Observations, Data Processing, and Calibration”. The Astrophysical Journal Letters, vol. 930, pp. L13. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac6675
• The Event Horizon Telescope Collaboration et al. “First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. III. Imaging of the Galactic Center Supermassive Black Hole”. The Astrophysical Journal Letters, vol. 930, pp. L14.https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac6429
• The Event Horizon Telescope Collaboration et al. “First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. IV. Variability, Morphology, and Black Hole Mass”. The Astrophysical Journal Letters, vol. 930, pp. L15. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac6736
• The Event Horizon Telescope Collaboration et al. “First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. V. Testing Astrophysical Models of the Galactic Center Black Hole”. The Astrophysical Journal Letters, vol. 930, pp. L16.https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac6672
• The Event Horizon Telescope Collaboration et al. “First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VI. Testing the Black Hole Metric.” The Astrophysical Journal Letters, vol. 930, pp. L17.https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac6756
• Farah, Joseph et al. “Selective Dynamical Imaging of Interferometric Data”. The Astrophysical Journal Letters, vol. 930, pp. L18.https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac6615
• Wielgus, Maciek et al. “Millimeter Light Curves of Sagittarius A* Observed during the 2017 Event Horizon Telescope Campaign”. The Astrophysical Journal Letters, vol. 930, pp. L19.https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac6428
• Georgiev, Boris et al. “A Universal Power-law Prescription for Variability from Synthetic Images of Black Hole Accretion Flows”. The Astrophysical Journal Letters, vol. 930, pp. L20.https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac65eb
• Broderick, Avery B. et al. “Characterizing and Mitigating Intraday Variability: Reconstructing Source Structure in Accreting Black Holes with mm-VLBI”. The Astrophysical Journal Letters, vol. 930, pp. L21. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac6584
• “Event Horizon Telescope”.https://eventhorizontelescope.org/.