Físico de Bariloche explica por qué fue tan importante tener la imagen de un agujero negro

¿Cómo podemos entender esta imagen, que parece un anillo brillante fuera de foco? El físico Guillermo Abramson lo responde.



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This artist’s impression depicts the black hole at the heart of the enormous elliptical galaxy Messier 87 (M87). This black hole was chosen as the object of paradigm-shifting observations by the Event Horizon Telescope. The superheated material surrounding the black hole is shown, as is the relativistic jet launched by M87’s black hole.

This artist’s impression depicts the black hole at the heart of the enormous elliptical galaxy Messier 87 (M87). This black hole was chosen as the object of paradigm-shifting observations by the Event Horizon Telescope. The superheated material surrounding the black hole is shown, as is the relativistic jet launched by M87’s black hole.

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Nota: Guillermo Abramson es doctor en Física, investigador del CONICET y profesor del Instituto Balseiro de Bariloche. Además de estos títulos es uno de los divulgadores de la ciencia más apasionados de nuestra región. Escribió dos libros sobre astronomía y tiene un blog (En el Cielo las Estrellas) en el que escribe sobre todas las cosas que la astronomía nos enseña sobre nuestro lugar en el universo.  Lo contactamos para que nos ayude a entender qué es un agujero negro y por qué fue tan importante el anuncio de que se pudo obtener por primera vez su imagen. Lo que sigue es su respuesta:

Durante 100 años soñamos los agujeros negros, los imaginamos y los calculamos con nuestras teorías, en particular con la Relatividad General de Einstein. Son objetos misteriosos y que capturan la imaginación de la gente, por eso están tan presentes incluso en la cultura popular. ¿Cómo no hacerlo, si retuercen el espacio logrando que la luz orbite a su alrededor, y hacen que el tiempo se detenga en su frontera, el “horizonte de eventos”?

Pasaron las décadas del siglo XX, y fuimos acumulando evidencia indirecta de que debían existir. Descubrimos mecanismos por los cuales las estrellas muy pesadas podían terminar sus vidas formando un agujero negro. Por el comportamiento de la materia en el centro de las galaxias dedujimos que debían albergar agujeros negros millones de veces más pesados que los que producían las estrellas. ¿Sería posible verlos? Las órbitas de las estrellas más cercanas al centro de la Vía Láctea permitieron concluir que el agujero negro en su centro sería de 4 millones de veces la masa del Sol. A pesar de este tamaño, por encontrarse tan lejos (a 26 mil años luz en la dirección de Sagitario), su “horizonte de eventos” sería tan pequeño que se necesitaría un telescopio del tamaño de la Tierra para observarlo razonablemente. Lo mismo ocurriría con el de la galaxia M87, un sistema enorme en dirección de la constelación de Virgo. Sería mil veces más grande, pero está mil veces más lejos… Para lograrlo se diseñó este sistema, el Event Horizon Telescope: una colaboración internacional que coordinó el funcionamiento de radiotelescopios en todo el mundo, que debían observar sus blancos exactamente al mismo tiempo, para luego reconstruir matemáticamente una imagen del objeto.

Lo lograron, lo anunciaron y mostraron las imágenes formadas con las observaciones de M87 de hace dos años. ¿Qué es este horizonte de eventos? ¿Y cómo podemos entender esta imagen, que parece un anillo brillante fuera de foco? Es difícil decirlo brevemente, pero es más o menos así. El horizonte de eventos no es un objeto, no es el agujero negro en sí mismo. Es apenas un lugar, una región del espacio. Las ecuaciones de la Relatividad General dicen que estos horizontes envuelven completamente un espacio del cual nada puede escapar. Por eso no podemos ver lo que hay dentro (y por eso se llama horizonte, no podemos ver más allá). Lo que sí podemos ver es la materia que tienen a su alrededor, materia supercaliente y por lo tanto muy brillante. Esta materia forma un disco grueso en órbita alrededor del agujero negro (no es un remolino cayendo, como se lo suele mostrar como si el agujero fuera una aspiradora cósmica). Esa es la luz que vemos en la imagen de ayer. Pero no directamente: el espacio y el tiempo están tan distorsionados en la proximidad del agujero negro, que la imagen del disco se deforma de una manera particular, perfectamente predecible por la Teoría de la Relatividad General. De hecho, uno de los aspectos extraordinarios de esta observación es que la imagen obtenida, con esas partes más brillantes y otras más oscuras, es precisamente lo que esperábamos obtener, a la luz de los cálculos y las capacidades del Event Horizon Telescope.

¿Qué vendrá a continuación? Esta primera observación es apenas el comienzo de una nueva rama de la radioastronomía. El agujero negro de M87 se observará repetidamente, tendrá una dinámica que habrá que entender y explicar. En la conferencia de prensa se mencionó que ya tienen los datos para reconstruir el campo magnético, por ejemplo, y que no terminaron de procesarlos. Observaciones en longitudes de onda menores que la usada (que es de alrededor de 1 mm, similar a las microondas que usamos en la cocina) producirán imágenes de mayor resolución, más “enfocadas”. Lo mismo con instrumentos fuera del planeta: ¿se imaginan con un radiotelescopio en la Luna? Estos agujeros negros en el centro de las galaxias juegan un rol importante en la formación y evolución de las galaxias, y no tenemos una comprensión completa de sus mecanismos. Estas observaciones, además de confirmar la validez de la Relatividad General, contribuirán al entendimiento de otros fenómenos del universo. El avance en instrumentación y cómputo seguramente impactará también otras ramas de la astronomía y de la ciencia en general.

El escéptico se preguntará qué relevancia tiene todo esto en la vida cotidiana. No puedo anticiparlo, pero mencionaré solamente un ejemplo que viene al caso: el sistema GPS que tenemos en el celular, que permite navegar y encontrarnos con tanta precisión, funciona gracias a la Relatividad General. Si le hubieran preguntado a Einstein hace 100 años que aplicación práctica tenía su teoría, aparte de su valor científico, no habría sospechado que, sin saberlo, la usamos todos los días con un dispositivo que llevamos en bolsillo. La misma teoría que nos explica cómo se retuerce la luz alrededor de un agujero negro.


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