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Cuatro claves sobre la imagen de Sagitario A*

La primera imagen histórica del agujero negro del centro de nuestra galaxia no es muy diferente a la de M87* que vimos hace tres años, una coincidencia que ya predecía la relatividad general de Einstein. Ahora el reto de la colaboración científica EHT que las ha captado es grabar una ‘película’ de estas oscuras sombras y su brillante anillo de gas, según han explicado algunos de sus miembros en la sede del CSIC en Madrid.

La imagen de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia se ha obtenido promediando las miles de imágenes obtenidas por ocho instalaciones de la colaboración Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT). A la izquierda, ALMA y APEX en Chile, IRAM en España y LMT en México. A la derecha, JCMT, SMT y SMA en EE UU y SPT en el Polo Sur. / EHT Collaboration

¿No conocíamos ya al agujero negro del centro de nuestra galaxia?

Estudios previos, incluidos los que en 2020 les valieron el Premio Nobel de Física a Reinhard Genzel y Andrea Ghez, ya habían demostrado que en el centro de la Vía Láctea hay un objeto supermasivo –llamado Sagitario A* o Sgr A*–, con una masa cuatro millones de veces mayor que la del Sol. Lo dedujeron a partir del movimiento de las estrellas que giran a su alrededor.

El agujero negro supermasivo de nuestra galaxia ya se conocía, pero ahora por primera vez se presenta su imagen, una evidencia visual directa

Lo que se presenta ahora por primera vez es su imagen, una evidencia visual directa. Aunque en realidad el propio agujero no se ve, su enorme gravedad se traga toda la luz, pero sí su sombra oscura rodeada de un anillo de gas brillante y caliente. La sombra mide unos 52 microsegundos de arco, lo que equivale a ver un CD en la Luna desde la Tierra. Se trata de observar un agujero de 3 minutos luz a una distancia de 27.000 años luz

Como el tamaño de la sombra es proporcional a la masa, se confirma que tiene unos cuatro millones de masas solares, un resultado que concuerda perfectamente con la teoría de la relatividad general de Einstein.

¿Qué diferencias hay entre la imagen de Sagitario A* y la de M87* presentada en 2019?

Aparentemente las dos imágenes son similares, a pesar de que son dos agujeros bastantes distintos. El de nuestra galaxia es más de mil veces más pequeño, pero está más cerca, y también es menos masivo: Sagitario A* tiene 4,3 millones de masas solares frente a las 6.600 millones de M87*, que se sitúa mucho más lejos, a 55.000.000 de años luz. Sus orientaciones respecto a nosotros también son diferentes.

Sin embargo, el que las dos imágenes se parezcan confirma un aspecto clave de la relatividad general, ya que predice que todos los agujeros negros se comportan y ven igual, independientemente de su masa. Esto implica que todo el universo está lleno de estas ‘rosquillas’ luminosas.

Las imágenes de Sagitario A* y M87* son parecidas, a pesar de ser agujeros negros diferentes, como ya predecía la relatividad general de Einstein

Además, los dos agujeros en rotación también se ‘alimentan’ a un ritmo distinto. El gas tarda entre días y semanas en orbitar alrededor de M87* –el grande–, pero en Sgr A* –el pequeño– completa una órbita en tan solo unos minutos. Esto dificulta las observaciones, ya que el brillo y el patrón del gas que gira alrededor del agujero de nuestra galaxia cambia rápidamente.

Mientras que M87* fue un objetivo más fácil y estable, en el que casi todas sus imágenes se veían igual, no ha sido así en Sagitario A*. La imagen presentada es un promedio de las muchas diferentes que ha captado la colaboración internacional Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT por sus siglas en inglés).

¿Cómo se ha obtenido la imagen?

En 2017 el EHT utilizó una red de ocho radiotelescopios distribuidos por medio mundo (ALMA y APEX en Chile, IRAM en España, LMT en México, JCMT, SMT y SMA en Estados Unidos y SPT en el Polo Sur) que funcionan como uno virtual del tamaño de la Tierra. Para crearlo y combinar todas las señales se utiliza una técnica llamada interferometría de muy larga base (VLBI, donde en lugar de lentes se usan operaciones matemáticas).

Pero aunque tenga una escala planetaria, este telescopio global está formado por un número limitado de antenas, y reconstruir una ‘fotografía’ con todos sus datos equivale a adivinar una frase sabiendo solo algunas de sus letras. Para resolverlo y ofrecer la imagen promedio final se utilizan algoritmos y potentes ordenadores.

Reconstruir una ‘fotografía’ con los datos de ocho radiotelescopios equivale a adivinar una frase sabiendo solo algunas de sus letras

Desde España, tres instituciones han tenido una contribución fundamental: el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), la Universidad de Valencia (UV) y el Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM), con su potente antena de 30 metros en Pico Veleta (Granada).

¿Qué retos quedan por delante?

Uno de los más importantes es presentar no una imagen de Sagitario A*, sino una ‘película’ del gas orbitando alrededor del agujero negro. De hecho, es lo que se anunció hace tres años cuando se presentó la imagen de M87*, pero de momento no se dispone de suficiente información. La reciente incorporación a la red EHT de más radiotelescopios (GLT en Groenlandia y NOEMA en Francia), así como las actualizaciones de los que ya había y las nuevas campañas de observación –la última, en marzo de este año–, ayudarán a conseguir este objetivo.

El siguiente gran reto no es presentar una imagen fija, sino la ‘película’ del gas orbitando alrededor del agujero negro

Además, la colaboración EHT tratará de reconstruir su campo magnético, ya que es un factor esencial en la formación de los chorros relativistas de estos objetos, intentando aclarar por qué el eje de giro de Sgr A* apunta casi hacia nosotros (a solo 30 grados) en lugar de coincidir con el de nuestra galaxia.

Información facilitada por los investigadores Antxon Alberdi, Rocco Lico, Ilje Cho, Guang-Yao Zhao, Antonio Fuentes y Thalia Traianou del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), Iván Martí Vidal de la Universidad de Valencia y Miguel Sánchez Portal del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) durante la rueda de prensa celebrada el 12 de mayo de 2022 en la sede del CSIC, en Madrid. También se conectó con la organizada en Múnich (Alemania), en la que participaron Xavier Barcons, director general del Observatorio Europeo Austral (ESO); Huib Jan van Langevelde, director de proyecto del EHT; Sara Issaoun del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian (EE UU); Thomas p. Krichbaum del Instituto Max Planck de Radio Astronomía (Alemania) y José Luis Gómez del IAA-CSIC.

Presentación de la imagen de Sagitario A* en la sede del CSIC en Madrid. / SINC

Fuente:
SINC
Derechos: Creative Commons.
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