Un equipo internacional de astronomía, del que forma parte personal investigador de la Universitat de València, develó la primera imagen del agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Este resultado proporciona evidencias contundentes de que el objeto es, de hecho, un agujero negro y aporta valiosas pistas sobre el funcionamiento de estos gigantes que, según se cree, residen en el centro de la mayoría de las galaxias.
La imagen fue producida por un equipo de investigación global llamado Colaboración del Telescopio de Horizonte de Sucesos' (Event Horizon Telescope Collaboration, EHT), utilizando observaciones con una red mundial de radiotelescopios.
La comunidad científica ya había estudiado estrellas orbitando alrededor de algo invisible, compacto y muy masivo en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Estas órbitas permitían postular que este objeto - conocido como Sagitario A* (o simplemente “Sgr A*”) - es un agujero negro. La imagen publicada hoy proporciona la primera evidencia visual directa de ello.
Este es el segundo agujero negro del que se tiene una imagen directa. El primero que se fotografió, y cuya imagen fue publicada en abril de 2019, es el que habita el centro de la galaxia M87*, a poco más de 50 millones de años-luz. En esta ocasión, la imagen que publica el EHT es la del corazón de nuestra propia galaxia, un agujero negro con una masa de 4 millones de soles situado a solo unos 27000 años-luz de la Tierra.
“Un trocito de esta imagen lleva sello valenciano”, afirma Iván Martí Vidal, investigador GenT de la Generalitat Valenciana en la Universitat de València y autor de los algoritmos de calibración que permitieron la participación del telescopio milimétrico ALMA (el más sensible del mundo) en estas observaciones. Además, el equipo valenciano ha contribuido al análisis de la reconstrucción de la imagen con uno de los varios algoritmos desarrollados en el EHT.
“El tamaño aparente del anillo de este agujero negro es similar al de una pelota de tenis en la Luna”, afirma Alejandro Mus, estudiante GenT en la Universitat de València y uno de los investigadores que hizo posible la corrección de los efectos del plasma interestelar en la imagen del agujero negro. Para obtener la imagen de un objeto tan minúsculo en el cielo, el equipo del EHT creó una red de ocho radiotelescopios, combinados para formar un único telescopio virtual del tamaño de la Tierra [1]. El EHT observó Sgr A* durante varias noches, recopilando datos durante muchas horas seguidas, de forma similar a como una cámara fotográfica tradicional haría una imagen con un tiempo de exposición muy largo.
"Algo reseñable en estos resultados es la gran coincidencia entre el tamaño del anillo de luz y las predicciones de la teoría de la Relatividad General de Einstein", declara el científico del proyecto Geoffrey Bower, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica de Taipei. "Estas observaciones sin precedentes representan un gran paso adelante en nuestro conocimiento de lo que sucede en el centro mismo de nuestra galaxia, y ofrecen nueva información sobre cómo estos agujeros negros gigantes interactúan con su entorno". Los resultados del equipo del EHT se publican hoy en un número especial de la revista The Astrophysical Journal Letters. [enlace]
Este logro fue considerablemente más difícil que el de M87* (agujero negro cuya imagen ya fue publicada por el EHT en 2019), a pesar de que Sgr A* está mucho más cerca de nosotros. “Aunque nuestro centro galáctico está mucho más cerca que M87*, también tiene una masa mucho menor, lo que hace a su horizonte de sucesos mucho más pequeño que el de M87* (tan solo unos pocos minutos-luz)” añade Iván Martí-Vidal. “Al ser un agujero negro tan pequeño, su brillo y su forma pueden cambiar de forma muy rápida, lo que representa serios problemas a la hora de generar su imagen con nuestros radiotelescopios”.
El equipo de investigación del EHT tuvo que desarrollar nuevas y sofisticadas herramientas que tuvieran en cuenta el movimiento del gas alrededor de Sgr A*. “Básicamente, tuvimos que reinventar las técnicas de interferometría astronómica, en las que se basan los telescopios como el EHT”, afirma Alejandro Mus, cuyo proyecto de tesis GenT versa precisamente sobre el desarrollo de nuevos algoritmos que permitan, en un futuro próximo, obtener imágenes de mayor calidad a partir de este tipo de observaciones.
Respecto a la reconstrucción de la imagen a partir de las observaciones interferométricas del EHT, el telescopio IRAM-30m de Sierra Nevada (en España) jugó un importante papel. "El radiotelescopio IRAM-30m fue el único de toda Europa que pudo participar en estas observaciones. Este telescopio ha aportado valiosa información para la reconstrucción de la imagen de SgrA*", afirma Rebecca Azulay, que participó en las observaciones desde el telescopio IRAM-30m.
Este trabajo ha sido posible gracias al talento y el esfuerzo de un equipo de investigación de más de 300 personas, en más de 80 instituciones de todo el mundo. El equipo del EHT está especialmente satisfecho por tener por fin imágenes de dos agujeros negros de tamaños muy diferentes, lo que ofrece la oportunidad de entender cómo se comparan y contrastan. También han comenzado a utilizar los nuevos datos para probar teorías y modelos sobre el comportamiento del gas alrededor de los agujeros negros supermasivos. Este proceso aún no se comprende del todo, pero se cree que desempeña un papel clave en la formación y evolución de las galaxias.
“Poco a poco, iremos obteniendo más y mejores imágenes (y hasta películas) de los agujeros negros supermasivos más cercanos a la Tierra” concluye Martí-Vidal, “lo que hará posible estudiar, de forma directa, cómo se comporta la naturaleza en estas extremas regiones, tan cercanas a la frontera del espacio y el tiempo.”
Otros valencianos que forman parte de la Colaboración EHT, además de Iván Martí-Vidal y Alejandro Mus, son Juan Carlos Algaba (Universidad de Malaya), Rebecca Azulay y Eduardo Ros (ambos en la Universitat de València y en el Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Alemania, cuando se realizaron las observaciones).
Notas
[1] Los telescopios individuales que participaron en el EHT en abril de 2017, cuando se realizaron las observaciones, fueron: el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), el Atacama Pathfinder Experiment (APEX), el Telescopio IRAM de 30 metros, el James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM), el Submillimeter Array (SMA), el Submillimeter Telescope (SMT) de la Universidad de Arizona y el South Pole Telescope (SPT). Desde entonces, el EHT ha añadido a su red el Telescopio de Groenlandia (GLT), el NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) y el Telescopio de 12 metros de la Universidad de Arizona en Kitt Peak.
ALMA es un proyecto conjunto del Observatorio Europeo Austral (ESO; Europa, en representación de sus estados miembros), la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF), y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón, junto con el Consejo Nacional de Investigación (Canadá), el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MOST; Taiwán), el Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica (ASIAA; Taiwán), y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI; República de Corea), en cooperación con la República de Chile. El Observatorio Conjunto ALMA es operado por ESO, la Associated Universities, Inc./National Radio Astronomy Observatory (AUI/NRAO) y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). APEX es una colaboración entre el Instituto Max Planck de Radioastronomía (Alemania), el Observatorio Espacial de Onsala (Suecia) y ESO, y es operado por ESO. IRAM opera el Telescopio de 30 metros (las organizaciones asociadas al IRAM son MPG (Alemania), CNRS (Francia) e IGN (España)). El Observatorio de Asia Oriental opera JCMT en nombre del Centro de Mega Ciencia Astronómica de la Academia China de Ciencias, NAOJ, ASIAA, KASI, el Instituto Nacional de Investigación Astronómica de Tailandia y organizaciones del Reino Unido y Canadá. El INAOE (México) y la UMass operan el GTM. El Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian y ASIAA operan el SMA. La Universidad de Arizona opera el SMT. La Universidad de Chicago opera el SPT utilizando instrumentación especializada para el EHT proporcionada por la Universidad de Arizona.
ASIAA y el Observatorio Astrofísico Smithsoniano (SAO) operan el Telescopio de Groenlandia (GLT). El GLT es parte del proyecto ALMA-Taiwán, y está financiado parcialmente por la Academia Sinica (AS) y MOST. El IRAM opera NOEMA y la Universidad de Arizona opera el telescopio de 12 metros en Kitt Peak.
Más información
El consorcio EHT está formado por 13 institutos interesados; el Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica, la Universidad de Arizona, el Centro de Astrofísica de Harvard y el Smithsonian, la Universidad de Chicago, el Observatorio de Asia Oriental, la Universidad Goethe de Fráncfort, el Instituto de Radioastronomía Milimétrica, el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano, el Instituto Max Planck de Radioastronomía, el Observatorio Haystack del MIT, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, el Instituto Perimetral de Física Teórica y la Universidad de Radboud.
Créditos: Colaboración EHT
Leyenda de la animación de ALMA
Película de los alrededores del agujero negro SgrA*, tomadas con el telescopio ALMA, a escalas de varios años-luz. Pueden apreciarse las “mini-espirales” que rodean el centro galáctico, formadas principalmente de gas y polvo. En el centro, se aprecia la emisión del agujero negro, cuyos cambios de brillo son rápidos e intensos. Esta gran variabilidad de SgrA* es una de las razones por las que ha sido tan difícil obtener la imagen de SgrA* con el EHT.
https://www.dropbox.com/s/jv6sfucrcqiosws/SGRA_MOVIE_7_SPA.m4v?dl=0
Créditos: Iván Martí Vidal (Universitat de València)
