13 mayo 2022

Este es el agujero negro del centro de nuestra galaxi



El CorreoCiencia | Astronomía

Un equipo de más de 300 científicos logra la primera imagen de Sagitario A*, un monstruo de 4 millones de masas solares que devora estrellas en el núcleo de la Vía Láctea

Luis Alfonso Gámez
LUIS ALFONSO GÁMEZ

«Vamos a ver algo nuevo, raro, extraordinario, en el centro de la galaxia», ha dicho el español Xavier Barcons, director del Observatorio Europeo Austral (ESO). «Es muy interesante estar aquí para mostrarles la primera imagen de este enigma», ha añadido Huib Jan van Langevelde, director del proyecto del Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT por sus siglas en inglés). Así acaban de presentar en Garching (Múnich) los científicos del EHT la primera foto de Sagitario A*, el agujero negro del centro de la Vía Láctea, nuestra galaxia, que ha sido recibida con una salva de aplausos.

Sagitario A* está a unos 27.000 años luz de nosotros, tiene 4 millones de masas solares y actúa como un gigantesco sumidero hacia el que se precipitan las estrellas de su entorno. Es lo que ven sobre estas líneas. O, mejor dicho, lo que no ven en el centro de esa imagen, ese círculo negro enmarcado por un anillo brillante de gas supercaliente. El hallazgo se presentó, al mismo tiempo, en conferencias de prensa en Washington, Santiago de Chile, Ciudad de México, Tokio, Taipei y Madrid, y se publica en un número especial de 'The Astrophysical Journal'.

Un agujero negro nace cuando, al final de su vida, una estrella explota como supernova, colapsa y empieza a succionar toda la materia de su entorno. No es un espacio vacío, sino una región con una inmensa cantidad de materia comprimida en muy poco espacio. Eso hace que su atracción gravitatoria sea billones de veces superior a la de la Tierra y ni la luz pueda escapar de él. Los hay de dos tipos: los estelares –de hasta decenas de masas solares– y los supermasivos del centro de las galaxias, como Sagitario A*. Los astrofísicos creen que, si no todas, muchas galaxias tienen en su centro un agujero negro supermasivo.

Una antena tan grande como la Tierra

El EHT es un conjunto de ocho radiotelescopios de América, Europa, África y la Antártida que funcionan en red como si fueran una antena del tamaño de la Tierra. «La aportación española ha sido muy importante porque el Observatorio IRAM Pico Veleta, en Granada, era en 2017, cuando se obtuvo esta imagen, el único europeo de la red», ha dicho ayer a este periódico José Luis Gómez, miembro del Consejo Científico del EHT e investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía. La colaboración, en la que participan más de 300 científicos, nació en 2015 para obtener las primeras imágenes directas de agujeros negros, un tipo de astros cuya existencia propuso en 1784 el geólogo y clérigo inglés John Michell y en 1915 predijo Albert Einstein, que no deja de acertar. «Lo sorprendente es lo bien que coincide el tamaño del anillo (de Sagitario A*) con las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein», apuntó ayer Geoffrey Bower, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica de Taipéi..

Hay agujeros negros estelares más cercanos, pero el EHT centró desde el principio su mirada en dos lejanos, Sagitario A* y el del centro de M87 –una galaxia elíptica muy brillante y cercana–, que por su gran tamaño los científicos consideraban más fáciles de cazar. Acertaron. El 10 de abril de 2019, el consorcio presentó al mundo la primera foto de un agujero negro; en realidad, del anillo de gas que está a punto de precipitarse en su interior y desaparecer para siempre.

La imagen de M87*, que se encuentra en el centro de la galaxia del mismo nombre a 55 millones de años luz, dio la vuelta al mundo. Allí estaba un gigante de 6.500 millones de masas solares y 9.000 millones de kilómetros de diámetro (entraría dentro de él el Sistema Solar hasta Neptuno). Ya entonces se adelantó cuál iba ser el próximo objetivo del EHT, Sagitario A*, un objeto mucho más pequeño, pero también mucho más cercano.

Velocidades vertiginosas

Los dos agujeros negros han salido muy parecidos en las fotos a pesar de su diferente tamaño. «Esto es muy importante porque una de las predicciones fundamentales de la teoría de la relatividad es que la apariencia de todos los agujeros negros es exactamente igual. Es un anillo de gas que rodea al horizonte de sucesos y cuyo tamaño solo cambia dependiendo de la masa y la distancia a la que lo ves», indica Gómez.

Anatomía de un agujero negro

Es un cuerpo celeste que concentra muchísima masa en un volumen muy

pequeño y, por tanto, el campo gravitatorio que crea a su alrededor

es gigantesco.

RECREACIÓN

1

Tierra

Radio del agujero negro Sagitario A*

Luna

El ‘monstruo’ fotografiado es

una esfera de unos 6 millones

de kilómetros de radio; es

decir, 15 veces la distancia de

la Tierra a la Luna

2

4

5

3

1.

Chorro relativista:

cuando las estrellas son absorbidas por agujeros negros, chorros de partículas

y radiación son expulsadas a una velocidad cercana a la de la luz.

2.

Esfera de fotones:

formada por los fotones emitidos por el plasma caliente que rodea al agujero negro, y que están curvados por su inmensa gravedad.

3.

Disco de acreción:

el gas sobrecalentado y el polvo se precipitan hacia el agujero negro a una

velocidad inmensa, produciendo radiación electromagnética (Rayos-X).

4.

Singularidad:

región de densidad infinita donde cae toda la energía y materia.

5.

Horizonte de sucesos:

el radio alrededor de la singularidad donde la luz y la materia no pueden

escapar de la gravedad del agujero. Es el punto de no retorno.

Los astrónomos Bruce Balick y Robert Brown descubrieron en 1974, usando el Observatorio Nacional de Radioastronomía de Estados Unidos, una fuente de radio muy compacta y brillante en el centro de la Vía Láctea. No sabían lo que era y, para diferenciar el extraño objeto de otros de la región, Brown lo bautizó en 1982 como Sagitario A*. Con el paso del tiempo, ganó peso la hipótesis de que esa rara fuente de radio era un agujero negro supermasivo y en 1994 se calculó su masa en 3 millones de veces la del Sol.

Simulación de las órbitas de las estrellas muy cerca del agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. / ESO / L. CALÇADA / SPACEENGINE.ORG

En los años 90, dos equipos de astrónomos, liderados por el alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez, estudiaron las órbitas de las estrellas próximas al centro galáctico –donde hay 10 millones de astros en 3 años luz– y concluyeron que había un objeto invisible supermasivo, que solo podía ser un agujero negro, que tiraba de ellas y las hacía moverse a velocidades vertiginosas. Esa identificación de Sagitario A* como agujero negro les hizo merecedores del Nobel de Física de 2020.

Fotografiar Sagitario A* ha sido más difícil que obtener la primera imagen de M87*. «El material que vemos brillar viaja alrededor del agujero negro a una velocidad muy cercana a la de la luz. Como Sagitario A* es más de mil veces más pequeño, el gas tarda más de mil veces menos en dar una vuelta. Eso significa que la configuración del gas cambia de un minuto a otro, cuando para obtener la imagen necesitamos una exposición de 8 a 10 horas. Ha sido como intentar hacer una fotografía a un niño corriendo en un jardín con un tiempo de exposición 8 a 10 horas. Te saldría borrosa. Así que tuvimos que diseñar nuevos algoritmos para que no fuera tan borrosa». En el caso del gigantesco M87*, la configuración del gas no cambiaba hasta durante un par de días y eso facilitó la obtención de la imagen, indica el astrofísico español, que confía en que pronto veremos fotos mucho más nítidas de Sagitario A*, que el EHT ha vuelto a observar en 2018, 2021 y este año.

Aunque M87* es 1.600 veces más masivo que el agujero del centro de nuestra galaxia, no es el más grande conocido, ni mucho menos. Ese récord lo ostenta TON 618, con 66.000 millones de masas solares y un diámetro de 390.000 millones de kilómetros, 2.600 veces la distancia que separa la Tierra del Sol.