Primera imagen histórica del agujero negro

Un equipo internacional de investigadores ha captado la primera imagen histórica de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea. Este resultado constituye una evidencia abrumadora de que el objeto es realmente un agujero negro y aporta valiosas pistas sobre el funcionamiento de estos gigantes que, se cree, residen en el centro de la mayoría de las galaxias.

La imagen ha sido obtenida por un equipo de investigación global, la Colaboración del Telescopio del Horizonte de Sucesos (del inglés Event Horizon Telescope, EHT), utilizando observaciones con una red mundial de radiotelescopios, que funciona como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Los resultados del equipo EHT se publicaron el pasado jueves, 12 de mayo, en una edición especial de The Astrophysical Journal Letters.

Representa una visión largamente esperada del enorme objeto que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Investigaciones anteriores habían detectado estrellas girando alrededor de un objeto invisible, compacto y muy masivo en el centro de la Vía Láctea, lo que sugería que este objeto –conocido como Sagitario A* (nombrado Sagitario A estrella o Sgr A*)– es un agujero negro. La imagen que se difunde hoy proporciona la primera evidencia visual directa de ello.

Aunque no podemos ver el agujero negro en sí, ya que se trata de un objeto totalmente oscuro, el gas brillante que lo rodea muestra una firma reveladora: una región central oscura (llamada sombra) rodeada por una estructura brillante en forma de anillo. Esta nueva visión capta la luz doblada por la poderosa gravedad del agujero negro, que tiene una masa de cuatro millones de veces la del Sol.

“Nos sorprendió lo bien que coincidía el tamaño del anillo con las predicciones de la Teoría de la relatividad general de Einstein», señala el científico principal del proyecto EHT Geoffrey Bower, del Instituto de Astronomía y Astrofísica, Academia Sínica (Taipei). 

«Estas observaciones sin precedentes han mejorado enormemente la comprensión de lo que sucede en el centro de nuestra galaxia y ofrecen nuevos conocimientos sobre cómo los agujeros negros gigantes interactúan con su entorno”.

Debido a que el agujero negro se halla a unos veintisiete mil años luz de la Tierra, desde nuestra perspectiva su tamaño en el cielo es, aproximadamente, el de una rosquilla en la Luna. Para obtener la imagen, el equipo empleó el poderoso Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), que unió ocho radiotelescopios distribuidos a lo largo de todo el planeta para formar un solo telescopio virtual del tamaño de la Tierra.

El EHT observó a Sgr A* durante varias noches, recopilando datos durante numerosas horas seguidas, de forma similar al uso de un tiempo de exposición prolongado en una cámara fotográfica. 

Entre los radiotelescopios que forman el EHT, la antena IRAM de treinta metros situada en Sierra Nevada (Granada) ha jugado un papel esencial en las observaciones que han permitido obtener la primera imagen del agujero negro en SgrA*. 

Este nuevo hito continúa la senda de la colaboración EHT, que en 2019 difundía la primera imagen de un agujero negro, M87*, situada en el centro de la galaxia más lejana: Messier 87.

Los dos agujeros negros se ven notablemente similares, a pesar de que el agujero negro de nuestra galaxia es más de mil veces más pequeño y menos masivo que M87*.

«Tenemos dos tipos completamente diferentes de galaxias y dos masas de agujeros negros muy diferentes, pero cerca del borde de estos agujeros negros se ven increíblemente similares –apunta Sera Markoff, copresidente del Consejo Científico del EHT y profesor de astrofísica teórica en la Universidad de Ámsterdam–. Esto nos dice que la Relatividad General gobierna estos objetos de cerca, y cualquier diferencia que veamos a mayor distancia se debe a diferencias en el material que rodea los agujeros negros».

Este resultado fue considerablemente más difícil que el de M87*, a pesar de que Sgr A* se halla mucho más cerca. El científico del EHT Chi-kwan Chan, del Observatorio Steward y del Departamento de Astronomía y del Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Arizona (EE UU), explica:

«El gas en las proximidades de los agujeros negros se mueve a la misma velocidad -casi tan rápido como la luz- alrededor de Sgr A* y de M87*. Pero, mientras que el gas tarda entre días y semanas en orbitar alrededor de M87*, más grande; en Sgr A*, mucho más pequeño, completa una órbita en cuestión de minutos. 

Esto significa que el brillo y el patrón del gas alrededor de Sgr A* cambiaban rápidamente mientras la Colaboración EHT lo observaba: era un poco como intentar tomar una foto clara de un cachorro que persigue rápidamente su cola».

El esfuerzo ha sido posible gracias al ingenio del equipo de más de 300 personas de 80 institutos de todo el mundo que forman la colaboración EHT. 

Además de desarrollar complejas herramientas para superar los retos que ha supuesto obtener la primera imagen de Sgr A*, el equipo trabajó rigurosamente durante cinco años, utilizando supercomputadoras para combinar y analizar sus datos, todo ello mientras compilaban una biblioteca sin precedentes de agujeros negros simulados para comparar con las observaciones.

“Estudios previos, galardonados con el Premio Nobel de Física en 2020, habían demostrado que en el centro de nuestra galaxia reside un objeto extremadamente compacto con una masa cuatro millones de veces mayor que nuestro Sol. 

Ahora, gracias al EHT, hemos podido obtener la primera confirmación visual de que este objeto es, casi con toda seguridad, un agujero negro con propiedades que concuerdan perfectamente con la Teoría de la Relatividad General de Einstein”, afirma José Luis Gómez, miembro del Consejo Científico del EHT y líder del grupo del EHT en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).