Los astrónomos han capturado la primera imagen del colosal agujero negro en el centro de nuestra galaxia, proporcionando la primera evidencia directa de la existencia del gigante cósmico. Ubicado a 26.000 años luz de distancia, Sagitario A* es una gigantesca lágrima en el espacio-tiempo que tiene cuatro millones de veces la masa de nuestro sol y 60 millones de kilómetros de ancho. La imagen fue capturada por el Event Horizon Telescope (EHT), una red de ocho radiotelescopios sincronizados ubicados en varios lugares del mundo.
Como ni siquiera la luz es capaz de escapar de la poderosa atracción gravitatoria de un agujero negro, es imposible ver a Sagitario A* excepto como la silueta de un anillo de luz borrosa y distorsionada. Este halo proviene de la materia brillante y sobrecalentada que se arremolina alrededor de la entrada de las fauces del monstruo cósmico a una velocidad cercana a la de la luz. Una vez que el plasma lentamente despojado y triturado cae sobre el precipicio del agujero negro, o el horizonte de sucesos, se pierde en su interior para siempre.
“Nuestros resultados son la evidencia más sólida hasta la fecha de que un agujero negro reside en el centro de nuestra galaxia”, dijo Ziri Younsi, astrofísica del University College London y colaboradora de EHT, en un comunicado. “Este agujero negro es el pegamento que mantiene unida a la galaxia. Es clave para comprender cómo se formó la Vía Láctea y cómo evolucionará en el futuro”.
Los científicos han pensado durante mucho tiempo que un enorme agujero negro supermasivo debe acechar en el centro de nuestra galaxia, su gravedad atando el polvo, el gas, las estrellas y los planetas de la Vía Láctea en una órbita suelta a su alrededor y provocando que las estrellas cercanas giren a su alrededor rápidamente. Esta nueva observación, que muestra que la luz se dobla alrededor del gigante que deforma el espacio-tiempo, pone sus sospechas más allá de toda duda.
“Nos sorprendió lo bien que el tamaño del anillo coincidía con las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein”, dijo en un comunicado Geoffrey Bower, colaborador del EHT y astrónomo de la Academia Sinica, Taipei. “Estas observaciones sin precedentes han mejorado en gran medida nuestra comprensión de lo que sucede en el centro de nuestra galaxia y ofrecen nuevos conocimientos sobre cómo estos agujeros negros gigantes interactúan con su entorno”.
La teoría de la relatividad general de Einstein describe cómo los objetos masivos pueden deformar el tejido del universo, llamado espacio-tiempo. La gravedad, descubrió Einstein, no es producida por una fuerza invisible, sino que es simplemente nuestra experiencia del espacio-tiempo curvándose y distorsionándose en presencia de materia y energía. Los agujeros negros son puntos en el espacio donde este efecto de deformación se vuelve tan fuerte que las ecuaciones de Einstein se rompen, causando que no solo toda la materia cercana sino también toda la luz cercana sean absorbidas hacia adentro.
Para construir un agujero negro, debes comenzar con una estrella grande, una con una masa de aproximadamente cinco a diez veces la del sol. A medida que las estrellas más grandes se acercan al final de sus vidas, comienzan a fusionar elementos cada vez más pesados, como el silicio o el magnesio, dentro de sus núcleos en llamas. Pero una vez que este proceso de fusión comienza a formar hierro, la estrella está en camino a una autodestrucción violenta. El hierro consume más energía para fusionarse de la que emite, lo que hace que la estrella pierda su capacidad de empujar contra las inmensas fuerzas gravitatorias generadas por su enorme masa. Se colapsa sobre sí mismo, empaquetando primero su núcleo, y luego toda la materia cercana a él, en un punto de dimensiones infinitesimales e infinita densidad: una singularidad. La estrella se convierte en un agujero negro, y más allá de un límite llamado horizonte de sucesos, nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su atracción gravitatoria.
Exactamente cómo los agujeros negros pueden crecer hasta volverse supermasivos en escala sigue siendo un misterio para los científicos, aunque las observaciones del universo primitivo sugieren que podrían crecer hasta alcanzar sus enormes tamaños comiendo densas nubes de gas y fusionándose con otros agujeros negros. El EHT capturó la imagen, junto con la imagen de otro agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87, en 2017. La imagen del agujero negro M87 se publicó en 2019, informó anteriormente Live Science, pero tomó dos años más de análisis de datos antes de que el de la Vía Láctea estuviera listo.
Parte de la razón detrás de la demora son los tamaños muy diferentes de los dos agujeros negros supermasivos, lo que a su vez afecta las velocidades a las que sus nubes de plasma giran alrededor de sus centros. El agujero negro M87 (M87) es aproximadamente mil veces más grande que Sagitario A, con un peso asombroso de 6.500 millones de veces la masa de nuestro sol, y su plasma caliente tarda días o incluso semanas en orbitarlo. El plasma de Sagitario A*, por el contrario, puede azotarlo en cuestión de minutos.
“Esto significa que el brillo y el patrón del gas alrededor de Sgr A* estaba cambiando rápidamente mientras la Colaboración EHT lo observaba, un poco como tratar de tomar una imagen clara de un cachorro persiguiendo rápidamente su cola”, dijo Chi-kwan Chan, un colaborador de EHT y astrofísico de la Universidad de Arizona, en un comunicado.
El proceso de creación de imágenes se hizo aún más desafiante debido a la ubicación de la Tierra en el borde de la Vía Láctea, lo que significa que los investigadores tuvieron que usar una supercomputadora para filtrar la interferencia de las innumerables estrellas, nubes de gas y polvo esparcidas entre nosotros y Sagitario A. El resultado final es una imagen que se parece mucho a la instantánea de M87 de 2019, aunque los dos agujeros negros tienen una escala muy diferente. Esto es algo que los investigadores atribuyen a la sorprendente y persistente precisión de las ecuaciones de la relatividad general de Einstein.
“Tenemos dos tipos completamente diferentes de galaxias y dos masas de agujeros negros muy diferentes, pero cerca del borde de estos agujeros negros se ven increíblemente similares”, dijo Sera Markoff, colaboradora de EHT y astrofísica de la Universidad de Amsterdam en los Países Bajos en un comunicado. “Esto nos dice que la relatividad general gobierna estos objetos de cerca, y cualquier diferencia que veamos más lejos debe deberse a diferencias en el material que rodea los agujeros negros”.
El análisis detallado de la imagen ya ha permitido a los científicos realizar algunas observaciones fascinantes sobre la naturaleza de nuestro agujero negro. Primero, es inestable, sentado en un ángulo de 30 grados con respecto al resto del disco galáctico. También parece estar inactivo, lo que lo diferencia de otros agujeros negros como M87*, que absorben material ardiente de las estrellas o las nubes de gas cercanas antes de lanzarlo de regreso al espacio a velocidades cercanas a la luz.
Los científicos realizarán un seguimiento con más análisis tanto de esta imagen como de la de M87*, además de capturar imágenes nuevas y mejoradas. Más imágenes no solo permitirán mejores comparaciones entre los agujeros negros, sino que también proporcionarán detalles mejorados, lo que permitirá a los científicos ver cómo los mismos agujeros negros cambian con el tiempo y qué sucede alrededor de sus horizontes de eventos. Esto no solo podría darnos una mejor comprensión de cómo se formó nuestro universo, sino también ayudar en la búsqueda de pistas sobre dónde las ecuaciones de Einstein podrían dar paso a la física no descubierta.
Los investigadores publicaron sus resultados en una serie de artículos en la revista The Astrophysical Journal Letters.
Fuente: Live Science.
