Historia y conclusiones del hito científico

Un agujero negro es una región del espacio donde la fuerza de la gravedad es tal que ni la luz viaja lo suficientemente rápido como para escapar de su interior. Así pues, NO podemos ver el interior de un agujero negro, ni saber exactamente qué es lo que pasa en él. Entonces, ¿qué es lo más cercano a un agujero negro que podemos obsevar? El denominado horizonte de sucesos. Al igual que la Luna orbita alrededor de la Tierra, o la Tierra alrededor del Sol, estrellas, gas y polvo también orbitan alrededor de agujeros negros, y podemos observarlos. Sin embargo, una vez pasado el límite establecido por el horizonte de sucesos, nada, ni la luz, podrá escapar de la inmensa atracción gravitatoria del agujero negro. Es decir, lo más cercano a un agujero negro que podríamos observar sería su horizonte de sucesos, algo impensable hasta hace bien poco y que ahora es una realidad.

Científicos de todo el mundo, haciendo uso de todos los radiotelescopios sensibles a las ondas submilimétricas (incluyendo la antena de 30 metros localizada en Sierra Nevada, IRAM, Instituto de RadioAstronomía Milimétrica), han conseguido a través del Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT por sus siglas en inglés) capturar la primera imagen del horizonte de sucesos de un agujero negro: el agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de M87, una gigantesca galaxia elíptica localizada a 53 millones de años-luz. El polvo y gas que se encuentran alrededor de este agujero negro (disco de acreción) alcanza altísimas temperaturas al llegar al horizonte de sucesos, emitiendo luz a una longitud de onda determinada. Longitud de onda que cae en el rango submilimétrico y que tiene la peculiaridad de poder atravesar (casi sin inmutarse) medio interestelar e intergaláctico hasta llegar a nuestros telescopios.

Es más, una de las mayores dificultades del proceso era el paso de esta señal por la atmósfera terrestre, ya que se necesitaba buenas condiciones climatológicas en TODO el planeta. Esto es porque este grupo de científicos hizo uso de lo que conocemos como interferometría, es decir, la observación simultanea de un objeto en varios observatorios separados grandes distancias. Esto equivalía a tener un telescopio con un diámetro equivalente al radio de la Tierra, permitiendo así obtener resoluciones comparables con el tamaño esperado para el horizonte de sucesos de M87. Resolución que, traducido al lenguaje del día a día, permitiría leer un periódico en Nueva York desde una cafetería en París.

Las observaciones se realizaron en abril de 2017. Durante estos días, radiotelescopios de todo el mundo, incluyendo el radiotelescopio granadino, apuntaron al centro de M87 y capturaron datos cuyo tamaño en disco equivalían a 5000 años de reproducción MP3 continua. Tras instalar el equipamiento correspondiente en todos y cada uno de los radiotelescopios, tras múltiples intentos de toma de datos, tras horas y horas de computación, planificación y análisis de datos, el resultado ha sido mostrado hoy al público: la primera imagen obtenida del horizonte de sucesos de un agujero negro.

Para hacernos una idea de la relevancia de estas observaciones, os voy a contar una historia. Hace unos 53 millones de años, gas y polvo en órbita alrededor de un agujero negro supermasivo entraban en su horizonte de sucesos para así desaparecer y formar parte de este agujero negro para siempre. Sin embargo, en ese preciso momento, este gas calentado hasta unos 100 mil millones de grados emitió por última vez luz, fotones que atravesaron el disco de acreción de este agujero negro (uno de los lugares más hostiles del Universo), el medio interplanetario dentro de la galaxia anfitriona (M87 en este caso), y el medio intergaláctico entre M87 y nuestra Galaxia (unos 53 millones de añoz-luz) para acabar siendo observados y analizados por radiotelescopios terrestres que fueron capaces de formar la primera imagen del horizonte de sucesos de un agujero negro hasta la fecha.

Algunos os preguntaréis, ¿y por qué no se ha intentado observar directamente el agujero negro que creemos habita el centro de nuestra Galaxia, la Vía Láctea? Muy sencillo, la cantidad de gas y polvo que está consumiendo en la actualidad el agujero negro del centro de nuestra Galaxia es cero o compatible con cero. Así pues, había que observar el agujero negro de una galaxia activa (en proceso de acreción, con chorros de material saliendo de su centro), cercana y cuyo tamaño fuera lo suficientemente grande como para ser detectado con los telescopios terrestres.

Y para concluir, la pregunta del millón: ¿Qué aspectos hemos confirmado o aprendido gracias a este avance que desconocíamos anteriormente?

1) Por un lado hemos corroborado, una vez más, la teoría de la relatividad general de Einstein. De acuerdo a esta teoría, el diámetro de la zona oscura central nos permite obtener la masa del agujero negro. Así, científicos han determinado una masa del agujero negro de M87 de alrededor de 6500 millones de masas solares, en acuerdo absoluto con previas determinaciones basadas en el movimiento de gas y estrellas alrededor del centro de M87.

2) Además, ahora sabemos que dicho agujero negro tiene un diámetro de aproximadamente 38 mil millones de kilómetros, aproximadamente el tamaño de todo nuestro Sistema Solar.

3) Además, la asimetría de la luz detectada (zona inferior más brillante, zona superior más débil) nos ha permitido descubrir, no sólo que este agujero negro se encuentra en rotación, sino también el sentido de rotación (de lo más brillante a lo menos).

Y lo mejor es que estos resultados son sólo el comienzo de todo lo que este proyecto puede conseguir, entre otras imágenes de aún mejor resolución que nos permitirán conocer mejor la estructura del horizonte de sucesos.

Así pues, y como veis, nos encontramos en una época en la que los descubrimientos científicos de gran impacto están a la orden del día. Algo que sólo es posible gracias a la persistencia, imaginación, capacidad de trabajo y colaboración de científicos de todo el mundo. Algo que no es más que una pincelada de todo lo que seríamos capaces de descubrir si la ciencia ocupase el lugar que realmente merece.