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agujero negro

Desde que el físico Alemán Einstein predijo la existencia de agujeros negros en su teoría de la gravedad, los astrofísicos han encontrado evidencia abrumadora de las cosas. Han observado el empuje y el tirón de los agujeros negros en las órbitas de las estrellas y los planetas cercanos. Han escuchado las vibraciones, u ondas gravitacionales, resonando de los agujeros negros chocando. Pero nunca habían visto un agujero negro cara a cara, hasta ahora. El miércoles, los astrofísicos anunciaron que habían capturado la primera imagen de un agujero negro.

La fotografía, tomada durante cinco días de observaciones en abril de 2017 con ocho telescopios en todo el mundo por una colaboración conocida como el Telescopio Horizon del Evento, muestra un gas luminoso girando alrededor de un agujero negro supermasivo en el centro de M87, una galaxia de 54 millones de años luz. lejos. Más allá de las luces brillantes, sin embargo, está la característica reveladora del agujero negro: su horizonte de eventos. El horizonte de eventos es el borde del abismo del espacio-tiempo, donde la gravedad es tan fuerte que ninguna luz puede escapar de él. “Es el punto de no retorno”, dice Feryal Özel de la Universidad de Arizona, quien es miembro de la colaboración EHT. En la imagen, se manifiesta como la “repentina ausencia de luz”, dice ella.

Anteriormente, los investigadores habían capturado un chorro de luz que salía de donde se predijo que estaría el agujero negro M87, pero definitivamente no pudieron ver el agujero negro porque sus instrumentos no estaban tan afilados como los de EHT. “Es como pasar de una cámara de teléfono inteligente a un cine IMAX de alta definición”, dice el astrofísico Andrew Strominger, de la Universidad de Harvard, que no participó en el trabajo.

Este agujero negro es aproximadamente 6.5 billones de veces la masa del sol. Aún así, es pequeño desde un punto de vista en la Tierra, con menos de 50 microarcsegundos de ancho en el cielo, lo que lo hace tan difícil de ver como una dona colocada en la luna. Se necesitaron ocho telescopios diferentes para visualizarla. Los telescopios recolectaron datos de observación que se sincronizaron con la precisión de una mil millonésima de segundo.

Para ver el límite del agujero negro entre la luz y la oscuridad, los astrofísicos capturaron ondas de radio (luz de 1.3 milímetros en longitud de onda, invisible para el ojo humano) emitidas por el gas que gira alrededor del agujero negro. El gas emite luz de todas las diferentes longitudes de onda, incluida la luz visible, pero los investigadores eligieron esta longitud de onda en particular porque puede navegar a través de galaxias enteras e incluso la propia atmósfera de la Tierra sin ser absorbida. Pero aún necesitaban un buen clima en los ocho sitios de sus telescopios para ver el agujero negro. Antes de encender sus telescopios, tenían que controlar la humedad en el aire, dice Özel, demasiada humedad arruinaría sus imágenes. Para minimizar la posibilidad de lluvia, construyeron los telescopios en regiones secas, incluyendo el Polo Sur y el Desierto de Atacama en Chile.

El agujero negro de M87 está relativamente cerca de la Tierra, ya que la luz proveniente de él solo se emitió hace 54 millones de años, por lo que lo estamos viendo en un momento más maduro de su existencia. “En este punto de la era del universo, los agujeros negros se han calmado”, dice Özel. “Básicamente están consumiendo gas proveniente de estrellas cercanas”. El agujero negro de M87 emite chorros brillantes de gas, pero aún es bastante oscuro en comparación con los agujeros negros más jóvenes que están más lejos. Estos agujeros negros más jóvenes acumulan grandes cantidades de materia, por lo que sus remolinos de gas luminoso brillan más.

Tomó dos décadas de trabajo capturar la imagen. Parte de ese esfuerzo fue diseñar, construir y transportar el hardware a varios sitios de telescopios. Pero también tenían que anticipar lo que podrían ver al clavar la física de los agujeros negros con la mayor precisión posible. Özel, que ha estado trabajando en la fotografía de un agujero negro desde sus días de estudiante graduado en 2000, dice que ha creado millones de simulaciones de agujeros negros, cada uno con diferente masa, velocidad de giro u orientación, entre otras cosas. Estas simulaciones ayudaron a informar cómo diseñaron sus telescopios y dónde los apuntaron.

Pero no solo querían una foto bonita. En el zoológico de objetos astronómicos, los agujeros negros se encuentran entre las entidades más extremas que existen. Un agujero negro, como se entiende actualmente, empaqueta una enorme cantidad de masa en un solo punto, convirtiéndolo, literalmente, en un objeto infinitamente denso. Esta densidad crea un enorme tirón gravitacional en su centro, que nadie puede mirar dentro. “Son los únicos objetos en el universo que crean una región del espacio-tiempo inaccesible para el resto del universo”, dice Özel. Debido a que los agujeros negros son tan extremos, los investigadores quieren estudiar sus características para ver si son consistentes con el resto de la relatividad general. “Todos sentimos que tenemos un sentido intuitivo de lo que son el espacio y el tiempo. Pero Einstein nos dijo que eso es cierto solo en situaciones como las que estamos acostumbrados, donde el campo gravitatorio es muy débil “, dice Strominger.

Todo lo que han observado hasta ahora acerca de M87, su masa y el tamaño de su horizonte de eventos, es consistente con la teoría de Einstein. Pero futuras observaciones más detalladas podrían revelar características inesperadas. Strominger quiere ver imágenes más detalladas de un agujero negro de giro rápido como el M87. De acuerdo con los cálculos teóricos, si los agujeros negros giran lo suficientemente rápido, forman un agujero de gusano en el espacio-tiempo. Las futuras imágenes de agujeros negros podrían ayudar a confirmar o refutar estas hipótesis. Strominger está anticipando el día en que las imágenes sean lo suficientemente buenas para ver un agujero negro con su agujero de gusano asociado. “Esto es algo realmente extraño de ciencia ficción, y lo vamos a ver”, dice.

Esta imagen es solo el comienzo, dice Özel. Quieren girar sus telescopios hacia otros agujeros negros, para acumular todo un álbum de recortes de imágenes de agujeros negros. También planean tomar más fotos de este agujero negro de mejor calidad para comprenderlo con más detalle. Ahora que finalmente han mirado a los ojos de la bestia, es hora de ver cómo se comporta.

Link de noticia: https://www.wired.com/story/scientists-reveal-the-first-picture-of-a-black-hole/?mbid=social_fb&utm_brand=wired&utm_medium=social&utm_social-type=owned&utm_source=facebook

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