En el centro de nuestra galaxia se encuentra un remolino agujero negro supermasivo que arroja energía llamado Sagitario A * o Sgr A *, para abreviar. Durante miles de millones de años, el gas y el polvo circundantes han estado cayendo en él. Cada 10, 000 años más o menos, se traga una estrella cercana.

Sgr A * (pronunciado Saj-A-star) es el agujero negro más grande de nuestro cielo nocturno, pero no sabemos cómo se ve de cerca porque nunca pudimos tomarle una foto.

En realidad, esto es cierto para todos los agujeros negros.

Son omnipresentes en nuestro universo, pero son tan pequeños en el cielo, no tenemos una imagen detallada de ninguno de ellos.

Las imágenes que ve en la web o en los documentales de televisión son ilustraciones o simulaciones basadas en evidencia indirecta:observaciones de la región del espacio alrededor del agujero negro. Los científicos no dudan de que existen los agujeros negros, pero sin imagen, no pueden probarlo con certeza.

Todo esto puede estar a punto de cambiar.

Durante los últimos cuatro años, El profesor de astrofísica John Wardle ha estado trabajando con un equipo de aproximadamente 200 científicos e ingenieros para crear una imagen de Sgr A * que sería nuestra primera imagen de un agujero negro. La iniciativa, llamado Event Horizon Telescope (EHT), terminó de recopilar datos en abril de 2017. Los investigadores los están analizando actualmente.

Dependiendo de los resultados, la imagen que producen de Sgr A * puede parecerse a una de estas:

Puede que esto no parezca mucho, pero generar esta imagen aproximada de Sgr A * es el equivalente a leer el titular de un periódico en la Luna mientras está de pie en la Tierra.

De hecho, es lo suficientemente bueno como para responder algunas de nuestras mayores preguntas sin respuesta sobre uno de los fenómenos más misteriosos del universo:¿Cómo se ven la luz y la materia cuando caen hacia un agujero negro? ¿De qué están hechas las corrientes de energía que salen de los agujeros negros? ¿Qué papel jugaron los agujeros negros en la formación de galaxias?

Aunque es poco probable Los resultados de la EHT podrían incluso requerir ajustes a la teoría general de la relatividad de Einstein.

Pero antes de llegar a si uno de los más grandes científicos que jamás haya vivido no lo hizo del todo bien, tenemos que empezar con lo básico.

Los hechos

Los agujeros negros suelen ocurrir cuando una estrella muy masiva quema su combustible nuclear y colapsa cataclísmicamente en un punto increíblemente denso. o singularidad.

Cuando gas, las estrellas y otras materias se acercan lo suficiente al agujero negro, se sienten atraídos hacia el horizonte de sucesos del agujero negro, un caparazón imaginario alrededor de la singularidad. Nada que atraviese el umbral del horizonte de sucesos puede escapar a la atracción gravitacional del agujero negro. Y a medida que la materia cae, el agujero negro se vuelve más masivo y el horizonte de sucesos se expande.

Resulta que los agujeros negros están por todas partes. Los supermasivos se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias. Los agujeros negros menos masivos son mucho más comunes. Nuestra galaxia, la vía Láctea, probablemente tiene alrededor de 100 millones de agujeros negros, aunque solo hemos identificado unas pocas docenas de ellos.

En cuanto a Sgr A *, son unos 26, 000 años luz de distancia de la Tierra con una masa cuatro millones de veces la del sol. Eso lo hace "débil" en comparación con otros agujeros negros supermasivos, Wardle dice. El otro agujero negro supermasivo que estudia el EHT, Messier 87 (M87) en el centro del cúmulo de Virgo, tiene una masa de casi siete mil millones de veces la del sol.

El EHT eligió Sgr A * y M87 porque son los agujeros negros supermasivos más grandes cuando se ven desde la Tierra. Son los candidatos más fáciles y accesibles para estudiar.

Pero, ¿cómo podemos tomar una fotografía de un agujero negro cuando es negro?

Buen punto. De hecho, los agujeros negros son tan negros como la negrura del espacio. Cualquier luz que entre nunca se escapa.

Pero alrededor de un agujero negro hay luz de un remolino luminoso de materia sobrecalentada que aún no ha caído en el agujero negro. Cuando la luz pasa cerca del horizonte de sucesos, se dobla y se distorsiona por la fuerza de la fuerte gravedad del agujero negro.

Esta lente de la luz delinea una región oscura llamada sombra del agujero negro. Se espera que el tamaño de la sombra sea dos veces y media el tamaño del horizonte de eventos. El tamaño del horizonte de eventos es proporcional a la masa del agujero negro. Para Sgr A *, eso equivale a unos 15 millones de millas de diámetro. Y el diámetro de M87, el otro agujero negro que está estudiando el EHT, es mil veces más grande que eso.

Te haces una idea:al estudiar la sombra del agujero negro, los investigadores de EHT pueden descubrir muchas cosas sobre el agujero negro.

Entonces, técnicamente hablando, Los científicos del EHT no producirán una imagen de un agujero negro. Utilizarán información sobre la sombra para deducir información sobre el agujero negro.

Pero dado que la obtención de imágenes de un agujero negro no es una opción (al menos no en la actualidad), Los científicos consideran una imagen de la sombra como prueba concluyente de la existencia de un agujero negro.

Entra John Wardle.

Cuando Wardle se inició en astrofísica a finales de la década de 1960 analizando las ondas de radio emitidas por las galaxias, "los agujeros negros eran solo una curiosidad que puede haber existido o no, ", dijo." Eran un campo un poco de mala reputación para un astrónomo ".

Pero unos años después, el campo explotó, y dado que los agujeros negros alimentan chorros energéticos que emiten ondas de radio, naturalmente gravitó en su dirección (sin juego de palabras).

Como parte del Grupo de Radioastronomía Brandeis, Wardle estudia "galaxias activas, "un tipo relativamente raro de galaxia super luminosa con agujeros negros supermasivos en su centro.

La red

Sgr A * es tan pequeño en el cielo que no tenemos un solo telescopio en la Tierra que pueda verlo con suficiente detalle para crear una foto de alta resolución.

Los científicos de EHT superaron esto al conectar en red siete telescopios en todo el mundo utilizando una técnica llamada interferometría de línea de base muy larga (VLBI). El resultado fue un "telescopio virtual" con el poder de resolución de un telescopio del tamaño del diámetro de la Tierra.

Durante una semana en abril de 2017, los siete telescopios EHT registraban señales de Sgr A *. Siete relojes atómicos registraron la hora de llegada de las señales a cada telescopio.

La naturaleza de las señales y cuándo llegan a cada telescopio permitirá a los científicos trabajar hacia atrás para construir una imagen de Sgr A *. Esto va a tardar un poco en completarse. Los telescopios EHT recopilaron suficientes datos para llenar 10, 000 portátiles.

Chorros grandes

Wardle está especialmente interesado en averiguar más sobre los chorros masivos de energía que fluyen desde los agujeros negros.

Los chorros se forman cuando la materia fuera de un agujero negro se calienta a miles de millones de grados. Gira en lo que se llama disco de acreción. Algo pasa por el punto sin retorno, el horizonte de eventos, y entra en el agujero negro.

Pero los agujeros negros son comedores desordenados. Parte de la materia se escupirá en forma de chorros bien enfocados (colimados). Los chorros viajan a una velocidad cercana a la de la luz durante decenas de miles de años luz.

Es posible que no haya chorros provenientes de Sgr * A. No ha sido muy activo en las últimas décadas.

Pero si los chorros existen, Los telescopios del EHT habrán captado sus señales de radio. Luego, la tripulación del EHT puede usar la información para intentar responder lo que, según Wardle, son las grandes preguntas sin respuesta sobre los aviones:

De qué están hechos, electrones y positrones, electrones y protones, o campos electromagnéticos?

• ¿Cómo empiezan?
• ¿Cómo aceleran hasta casi la velocidad de la luz?
• ¿Cómo se mantienen concentrados?

Y ahora, finalmente, llegamos a Einstein

Hasta hace muy poco La evidencia que apoya la teoría de la relatividad general (GR) proviene de observaciones de nuestro sistema solar. Pero las condiciones en nuestra pequeña partícula del universo son bastante suaves. Las condiciones extremas que se encuentran cerca de un agujero negro pondrán a GR a la prueba definitiva.

GR debería describir con precisión cómo la luz se dobla a medida que la atracción gravitacional masiva del agujero negro curva el espacio-tiempo y atrae todo hacia él. Los datos recopilados por EHT proporcionarán medidas de este fenómeno que se pueden comparar con las predicciones de Einstein.

Las fórmulas de GR también sugieren que la sombra proyectada por el disco de acreción alrededor de Sgr A * será casi circular. Si resulta tener forma de huevo, también nos dirá que algo anda mal con GR.

Wardle cree que GR aguantará las pruebas. Todavía, siempre existe la posibilidad de que GR "deba ajustarse, ", dijo." Entonces estaremos en una camisa de fuerza severa porque no puedes hacer cambios que estropeen todas las otras partes que funcionan. Eso sería muy emocionante ".