Qué es un agujero negro y cómo se ve realmente

Un grupo de astrónomos anunció que por primera vez se pudo ver lo nunca avistado: un agujero negro, un abismo cósmico de tal profundidad y densidad que ni la luz puede escapar de él.

"Hemos expuesto una parte de nuestro universo que nunca antes había sido vista", aseguró Shep Doeleman, astrónomo del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y director del proyecto colaborativo para captar la imagen, el Telescopio de Horizonte de Eventos (EHT). Así lo informó el prestigioso diario The New York Times tiempo atrás, en un artículo en el que además detalló las características de este descubrimiento. La imagen que los especialistas pudieron conseguir mostró un aro de luz alrededor de un círculo oscuro que está al centro de la galaxia Messier 87, aproximadamente a 55 millones de años luz de la Tierra y que se parece al Ojo de Sauron (de El señor de los anillos). Se ve como un aro de humo que enmarca un portal unidireccional a la eternidad, un portal cuyo destino se desconoce, un portal que todavía nadie ha atravesado.

La fotografía (que se encuentra en la portada de este artículo) pudo ser tomada después de dos años de análisis computarizado de las observaciones hechas por una red de antenas que juntas forman el Telescopio de Horizonte de Eventos o Sucesos. En total, ocho observatorios en seis montañas y en tres continentes asomaron sus antenas hacia Virgo en diez días de abril de 2017.

La red del telescopios comparte su nombre con el borde de un agujero negro, el punto desde el cual no hay vuela atrás: más allá del horizonte de eventos, u horizonte de sucesos, ni la luz puede escaparse de la fuerza de gravedad del agujero negro.

Las imágenes permitieron a los astrofísicos ver por primera vez esa parte interior del agujero negro, algo que hasta el momento no había sido posible. Se cree que la energía dentro es tan poderosa que puede dar potencia a cuásares -una fuente de radiación celeste muy intensa que tiene apariencia estelar, pero cuya naturaleza exacta no se conoce- y otros fenómenos en el centro de las galaxias, como los "chorros" de radiación emitidos en la galaxia M87.

A medida que el gas denso y caluroso da vueltas alrededor del agujero negro, las presiones y los campos de magnetismo hacen que la energía brote de cada lado del agujero. Esto le da a los agujeros negros su principal característica, que a su vez constituye casi un oxímoron: a pesar de su nombre, se constituyen como algunos de los objetos más luminosos del universo.

La revelación de la imagen, que fue hecha de manera simultánea en seis sitios del mundo, sucedió casi un siglo después de que las imágenes de estrellas que lucían dobladas hizo famoso a Albert Einstein y confirmó su teoría general de la relatividad. Esta le adscribe a la gravedad la deformación del espacio y del tiempo con la materia y la energía, como si fuera un colchón que se hunde por el peso de quien duerme en él, y postula que por ello los contenidos del universo, incluyendo los rayos de luz, siguen caminos curvos.Así fue como la teoría general de la relatividad hizo repensar el cosmos como un sitio en el que el espacio y el tiempo puede torcerse, expandirse, romperse y hasta desaparecer por siempre dentro de un agujero negro.

Hoy en día hay un consenso respecto a que el universo está repleto de agujeros negros a la espera de que algo caiga en ellos.

Muchos ya son tumbas con gravedad de estrellas colapsadas. Otros, al centro de casi todas las galaxias, son miles de millones de veces más grandes que el Sol.

Hasta el momento no hay respuesta acerca de cómo surgieron tales gigantes que contienen la nada. Tampoco se dabe qué le sucede a lo que cae en un agujero negro o qué fuerzas hay al centro de este; la matemática y física teórica indican que ahí la densidad se aproxima al infinito.Debido a que el espacio interestelar está repleto de partículas cargadas, como electrones y protones, las ondas de radio que surgen del agujero negro quedan revueltas y eso no permitía ver a detalle la fuente al centro. "Es como intentar ver por medio de un vidrio esmerilado", afirmó Doeleman, el director del EHT.

Es por eso que los astrónomos necesitaban acortar las ondas de radio de sus radiotelescopios para avistar entre la neblina y requerían de un radiotelescopio mucho más grande. Es decir que a medida que el diámetro de la antena sea másyor, mayor es su resolución o magnificación, de modo que permitirá ver con más detalle el agujero negro o cualquier otra estructura que se busque observar.

Así nació el proyecto del EHT, que combinó los datos de radiotelescopios, algunos de los cuales están a grandes distancias el uno del otro; uno de ellos está ubicado en el Polo Sur, hay otro en Hawaii y uno en España. Con una técnica conocida como interferometría de muy larga base, los profesional que trabajan en el proyecto Telescopio de Horizonte de Sucesos crearon un telescopio del tamaño del mismo planeta Tierra con la potencia para tener alta resolución de detalles tan pequeños como un fruto que pudiera estar en la superficie lunar.

Además, la red de telescopios fue sumando antenas a lo largo de la última década, con el objetivo de ampliar las imágenes que podrían obtenerse y que estas fueran más detalladas. A principios de 2015 se usaron siete telescopios para enfocar el centro de la Vía Láctea, donde se cree que hay un agujero negro supermasivo llamado Sagitario A*, y la M87. Sin embargo, en ese entonces el mal clima afectó las observaciones, por lo que la investigación todavía está en curso.Dos años después, en abril de 2017, la red que ya era de ocho telescopios sincronizó sus relojes atómicos para buscar el blanco durante diez días.

Pero el estudio no termina en la mera observación. Una vez que se realiza la observación y se toman las imágenes, todas ellas se deben analizar y se deben cotejar con las teorías que los especialistas tienen acerca del fenómeno estudiado. Así, el equipo tardó dos años en cotejar los resultados de esas observaciones. Los datos eran tantos que no era posible transmitirlos por internet. ¿Cuál fue la solución? La información tuvo que guardarse en discos duros que se trasladaron por avión entre el observatorio Haystack en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y el Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Alemania.

El equipo del EHT se dividió en cuatro grupos para ensamblar la imagen a partir de los datos. Para mantener la objetividad, Doeleman relató que esos cuatro equipos no tuvieron contacto el uno con el otro.Pero la observación del agujero negro y la reconstrucción de las imágenes no puso fin al proyecto, que luego de aquel momento continuó trabajando. En abril de 2018 se sumó un telescopio en Groenlandia a la colaboración para otra observación de M87 y la Vía Láctea en la que se captó el doble de datos que los recopilados en 2017.

Esas nuevas observaciones no fueron incluidas en la revelación hecha en 2019, pero ayudarán a los astrónomos a revisar los resultados de 2017 para que puedan monitorear cambios en los agujeros negros con el paso del tiempo.

"El plan es realizar las observaciones por un tiempo indefinido", dijo Doeleman, "y ver cómo cambian las cosas".