Lograron captar la primera imagen del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia

Por primera vez, los astrónomos lograron captar la primera imagen del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, conocido como Sagittarius A*. El Observatorio Europeo Austral (ESO, por sus siglas en inglés) informó en un comunicado que esta imagen "proporciona una evidencia abrumadora de que el objeto es de hecho un agujero negro y arroja pistas valiosas sobre su funcionamiento".

Esta foto es la primera observación directa que confirma la presencia de Sagittarius A*, como el corazón palpitante de esta galaxia.

Los agujeros negros no emiten luz, pero la imagen muestra su sombra rodeada por un anillo brillante, que es luz desviada por la gravedad del agujero negro. Los astrónomos dijeron que el agujero negro es 4 millones de veces más masivo que nuestro Sol.

"Durante décadas, los astrónomos se han preguntado qué hay en el corazón de nuestra galaxia, que empuja a las estrellas a órbitas estrechas a través de su inmensa gravedad", dijo Michael Johnson, astrofísico del Centro de Astrofísica de Harvard & Smithsonian, en un comunicado.

"Con esta imagen nos hemos acercado mil veces más que estas órbitas, donde la gravedad crece un millón de veces más fuerte. En este rango cercano, el agujero negro acelera la materia a una velocidad cercana a la de la luz y tuerce los caminos de los fotones en el (espacio-tiempo) deformado", añadió.

Captar un agujero negro en equipo

La imagen la captó el Event Horizon Telescope (EHT), una formación que unió a ocho observatorios de radio existentes en todo el planeta para formar un solo telescopio virtual "del tamaño de la Tierra", explicó el ESO. "El telescopio lleva el nombre del horizonte de sucesos, el límite del agujero negro más allá del cual no puede escapar la luz", añadió el observatorio. En este esfuerzo participaron más de 300 investigadores de 80 instituciones.

De hecho, la imagen que ahora conocemos del agujero negro Sgr A* es un promedio de las diferentes imágenes que la el EHT ha extraído de sus observaciones de 2017.

El agujero negro está a unos 27.000 años luz de la Tierra. Nuestro sistema solar se ubica en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea, por lo que estamos tan distantes del centro galáctico. Si pudiéramos ver esto en nuestro cielo nocturno, el agujero negro parecería tener el mismo tamaño que una rosquilla sentada en la luna.

"Nos sorprendió lo bien que el tamaño del anillo coincidía con las predicciones de la Teoría de la Relatividad General de Einstein", dijo Geoffrey Bower, científico del proyecto EHT, del Instituto de Astronomía y Astrofísica, Academia Sinia, en Taipei.

"Estas observaciones sin precedentes han mejorado enormemente nuestra comprensión de lo que sucede en el mismo centro de nuestra galaxia, y ofrecen nuevos conocimientos sobre cómo estos agujeros negros gigantes interactúan con su entorno", añadió.

Los resultados de este descubrimiento se publicaron el jueves en una edición especial de The Astrophysical Journal Letters.

Buscando el agujero negro

A los astrónomos les tomó 5 años poder captar y confirmar esta imagen y este descubrimiento. Anteriormente, los científicos observaron estrellas que orbitaban algún objeto masivo e invisible en el centro de la galaxia.

El Premio Nobel de Física de 2020 fue para los científicos Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez por sus descubrimientos sobre los agujeros negros. Entre ellos, la evidencia compartida por Ghez y Genzel acerca de la masa del objeto en el centro de la Vía Láctea.

"Ahora vemos que el agujero negro absorbe el gas y la luz a su alrededor, llevándolos a un pozo sin fondo", señaló Ramesh Narayan, astrofísico teórico del Centro de Astrofísica de Harvard & Smithsonian, en un comunicado. "Esta imagen confirma décadas de trabajo teórico para comprender cómo se alimentan los agujeros negros", apuntó.

Esta es la segunda imagen que logra captar de un agujero negro. La primera fue un hito del EHT que pudo obtener fotografías de M87* en el corazón de la lejana galaxia Messier 87, ubicada a 55 millones de años luz de distancia, en 2019.

Aunque las dos imágenes parecen similares, Sagittarius A* es más de 1.000 veces más pequeño que M87*.

"Tenemos dos tipos de galaxias completamente diferentes y dos masas de agujeros negros muy distintos. Pero cerca del borde de estos agujeros negros se ven increíblemente similares", dijo Sera Markoff, copresidenta del Consejo de Ciencias EHT y profesora de astrofísica teórica en el Universidad de Ámsterdam, en un comunicado.

"Esto nos dice que (la teoría de la Relatividad General de Einstein) gobierna estos objetos de cerca. Y cualquier diferencia que veamos más allá debe deberse a diferencias en el material que rodea los agujeros negros".

Captando una imagen imposible

Aunque el agujero negro de la Vía Láctea está más cerca de la Tierra, captar su imagen fue mucho más difícil.

"El gas en el vecindario de los agujeros negros se mueve a la misma velocidad, casi tan rápido como la luz, alrededor de Sgr A* y M87*, señaló el científico del EHT Chi-kwan Chan, en el Observatorio Steward, el Departamento de Astronomía y el Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Arizona, dijo en un comunicado.

"Pero mientras el gas tarda de días a semanas en orbitar el M87*, que es más grande, en el Sgr A*, mucho más pequeño, completa una órbita en solo minutos. Esto significa que el brillo y el patrón del gas alrededor de Sgr A* cambiaba rápidamente a medida que el EHT lo observaba. Era un poco como tratar de tomar una imagen clara de un cachorro que persigue rápidamente su cola".

La red global de astrónomos tuvo que desarrollar nuevas herramientas para permitir el rápido movimiento del gas alrededor de Sagittarius A*. La imagen que obtuvieron es un promedio de diferentes fotos que tomó el equipo. Captar la imagen de Sagittarius A* fue como tomar una foto de un grano de sal en la ciudad de Nueva York usando una cámara en Los Ángeles, según explicaron investigadores del Instituto de Tecnología de California.

"Esta imagen del Telescopio Event Horizon requirió más que simplemente tomar una foto de los telescopios en las cimas de las montañas altas. Es el producto de observaciones telescópicas técnicamente desafiantes y algoritmos computacionales innovadores", explicó Katherine Bouman, académica de Rosenberg y profesora asistente de informática y ciencias matemáticas, ingeniería eléctrica y astronomía en el Caltech, durante una conferencia de prensa.

Bouman también trabajó en captar la imagen del M87* en 2019. A pesar de que la imagen de Sagittarius A* puede parecer borrosa, "es una de las imágenes más nítidas jamás creadas", dijo Bouman.

Cada telescopio fue presionado al límite, que se llama límite de difracción, o las características finas máximas que puede observa.

"Y ese es básicamente el nivel que estamos viendo aquí", dijo Johnson en la conferencia de prensa. "Es borroso porque para hacer una imagen más nítida, necesitamos separar más nuestros telescopios o ir a frecuencias más altas".