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¿Cómo Observar Un Agujero Negro?

cómo obsevar un agujero negro

10/04/2019 | Días que son buenos y otros que son extraordinarios.
Por: Sara Coutiño de León

A las 8:00 horas, tiempo central de México, la National Science Foundation y varias sedes en distintas partes del mundo, incluida la rueda de prensa organizada por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), dieron a conocer los resultados de un proyecto llamado “Event Horizon Telescope” el cual consiste en observar el horizonte de eventos del agujero negro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y el de la galaxia M87.

Los resultados me han dejado atónita.

¿Qué es un agujero negro y su horizonte de eventos?

Un agujero negro es un lugar en el espacio donde la materia ha sido comprimida en un volumen muy pequeño, esto provoca una deformación del espacio-tiempo gigantesca ocasionando que la gravedad alrededor de éste sea tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él, por lo tanto no podemos verlo ni saber qué pasa dentro.

Entre más cerca está la materia del agujero negro la velocidad que se requiere para escapar de éste aumenta, entonces la frontera alrededor del agujero negro donde la velocidad de escape tendría que sobrepasar la velocidad de la luz se conoce como el horizonte de eventos.

Según la Relatividad

De acuerdo a la teoría especial de la relatividad de Einstein, nada puede viajar más rápido que la luz en el vacío, esto significa que el horizonte de eventos es el punto de no retorno, algo análogo a cuando los botes se acercan a un remolino y alcanza un punto donde ya no es posible navegar contra el flujo.

La relatividad general predice que la luz emitida por el gas que cae dentro del agujero negro debe viajar no en trayectorias rectas, sino curvas formando un anillo de luz alrededor de una “sombra” que corresponde a la ubicación del agujero negro.

La silueta del agujero negro

Cuando decimos sombra en realidad nos referimos a la silueta del agujero negro, es decir, a la forma oscura que forma la luz que emite la materia alrededor de ésta y que además es deformada por la curvatura que provoca, en el espacio-tiempo, el agujero negro.

El tamaño y forma de esta sombra se puede predecir a partir de las ecuaciones de relatividad general que dependen en gran parte por la masa del agujero negro y la idea más aceptada es una forma circular; sin embargo hay teorías alternativas que predicen geometrías diferentes. De esta forma, observar una sombra o silueta circular es una prueba observacional de la relatividad general.

Event Horizon Telescope

Éste proyecto consiste en observar el horizonte de eventos de Sagitario A*, el agujero negro de la Vía Láctea ubicado a 25,000 años luz y con una masa equivalente a 4.3 millones de veces la masa del Sol, y al agujero negro de M87 localizado a 53.49 millones de años luz y con una masa de 6,500 millones de veces la masa del Sol.

¿Cómo se hizo la observación del  agujeros negro?

Para poder observar la sombra de estos agujeros negros es necesario tener un telescopio cuyo diámetro sea similar al de la Tierra. Puesto que esto es imposible, se usaron radiotelescopios ubicados alrededor de la Tierra que observaron, al mismo tiempo, estos objetos. De esta forma se creó un telescopio virtual del tamaño de la Tierra y la técnica usada se llama interferometría que consiste en combinar la luz captada por diferentes instrumentos para formar una imagen con una mayor resolución, comparada con una imagen obtenida con un sólo telescopio.

Una de mis partes favoritas de este proyecto es la participación del Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano ubicado en la cima del volcán Sierra Negra en Puebla. Este telescopio es el más grande del mundo en su tipo y es una colaboración binacional entre México y Estados Unidos.

Primera imagen de la sombra de un agujero negro. Ésta pertenece al agujero negro de M87.

¿Cuáles fueron los resultados?

A pesar de que el proyecto abarca estos dos agujeros negros, el objetivo más fácil fue el agujero negro de M87 y hoy presentaron ¡la primera imagen de la sombra de éste!, y ¿qué creen?, ¡tiene una silueta circular! Sí, ¡Einstein lo hizo otra vez! Punto para la teoría de la relatividad general. La imagen presentada es la primera que acompaña esta publicación.

Las implicaciones de corroborar la teoría de relatividad general

La relatividad general muestra que el universo está lleno de fenómenos exóticos, tales como las ondas gravitacionales y agujeros negros, y es un pilar fundamental de la física al igual que la mecánica cuántica que describe lo que sucede a escalas atómicas y subatómicas logrando describir el comportamiento de las partículas y fuerzas fundamentales.

Hoy en día uno de los desafíos más grandes es combinar estas dos ideas en una sola teoría, llamada gravedad cuántica y que sería crucial para explicar los primeros instantes del Big Bang, cuando el universo era denso, caliente y pequeño, similar a lo que ocurre dentro del horizonte de eventos de un agujero negro donde los efectos de la física cuántica pueden competir con los de la relatividad general.

Aunque todavía no existe una teoría de gravedad cuántica definitiva hay varias candidatas, entre las que destaca la teoría de cuerdas.

Teniendo lo anterior en mente, el hecho de ser capaces de observar el horizonte de eventos de un agujero negro nos acerca, cada vez más, a entender el origen del universo y su evolución. Fascinante y conmovedor.

No me queda más que estar feliz por esta viva cuando estos descubrimientos suceden, espero haberles podido compartir, al menos un poco, de la emoción que siento.

Fuentes:  NASAEvent Horizon Telescope

 


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