El consorcio EHT consigue la primera imagen directa del agujero negro Sagitario A* que está en el centro de la Vía Láctea.
|
Todos celebramos en 2019 la publicación de la primera imagen de un agujero negro supermasivo, en concreto el de la galaxia M87, o lo que es lo mismo, la imagen de M87*. Pero desde entonces se ha hecho esperar la imagen del agujero negro que hay en nuestra propia galaxia y que se denomina Sagitario A* o Sgr A*.
Sabemos desde hace ya tiempo que en el centro de la Vía Láctea hay un agujero negro supermasivo. Hay un proyecto a largo plazo que incluso hace un seguimiento a lo largo de los años de las estrellas que orbitan alrededor de él. Si se realizan los cálculos pertinentes se puede comprobar que esas estrellas giran alrededor de un cuerpo muy pequeño desde el punto de vista astronómico, pero muy masivo. En concreto tiene una masa de 4,1 millones de veces la masa del Sol. La única posibilidad conocida es que sea un agujero negro.
Cuando se trata de agujeros negros supermasivos, nuestra tecnología actual solamente nos permite estudiar dos de ellos directamente: M87* y Sgr A*. Aunque M87* está a 53 millones de años luz y Sgr A* está a solo 25640 años luz de nosotros, M87* es mucho más grande: en concreto 6500 millones de masas solares. Como el diámetro de un agujero negro es proporcional a su masa y M87* es 1500 veces más masivo que Sgr A*, esto significa que los tamaños aparentes son similares. Pero este tamaño aparente es minúsculo, pues es equivalente al que tendría un donut situado en la superficie de la Luna visto desde la Tierra.
|
Se obtuvo antes la imagen de M87* por dos motivos principales. El primero fue el asunto del polvo galáctico. Uno de los problemas para estudiar Sgr A* es que está en el centro galáctico y eso significa que se interpone gran cantidad de polvo y gas entre nosotros y él. Usar luz visible para observar lo que pasa allí es absurdo porque queda bloqueada, por esta razón hay que recurrir a otras longitudes de onda, como pueda ser el infrarrojo o la sondas de radio. Y ni así es fácil quitar todo el «velo» de las imágenes. Esta es una de las razones por las que, a veces, es más fácil estudiar otras galaxias que la nuestra.
El segundo motivo, y posiblemente principal, es que, al ser Sgr A* más pequeño, su dinámica es mucho más rápida, por lo que sufre variaciones de brillo mucho más rápidas.
En ambos casos las observaciones fueron realizadas en ondas de radio por ocho radiotelescopios situados en distintos puntos de la Tierra, por lo que se tiene un telescopio equivalente de tamaño planetario. Pero la imagen no se obtiene en directo, sino que se graba toda la información del frente de ondas recibido con mucha precisión, tanto espacial como temporal. Esto permite reconstruir las ondas y hacer interferometría a posteriori. El precio a pagar es la ingente cantidad de datos que se necesita para ello. En el caso de Sgr A* se han usado 3500 Terabytes que fueron tomados en cinco noches, del 5 al 11 de abril de 2017 (todavía no han analizado los datos de 2018). Al igual que el otro caso, fue necesario transportar estos datos en discos duros. Uno de los observatorios está en el polo Sur y es necesario tener en cuenta el cambio de temperatura para evitar que los discos duros se corrompan.
El procesado de estos datos es una tarea muy complicada que también depende de las hipótesis de partida y de los modelos teóricos (se han hecho millones de simulaciones para este resultado). Ha habido que esperar unos años para poder obtener esta imagen y para los investigadores ha sido todo un desafío. Se tiene incluso en cuenta las mareas o la deriva continental. Solo por contar un detalle, aunque se puede interpretar esta imagen como la obtenida a lo largo de una exposición de un tiempo determinado, es más complicado que eso, pues la Tierra está rotando según se toman los datos y los puntos de la fuente que se están observando son diferentes y en cada momento se está explorando una región distinta del espacio de Fourier de la fuente.
Como en el caso de M87*, la imagen tiene un color artificial para que sea agradable a la vista, pero en realidad es en escala de grises. Además, no cabe hablar de color cuando se han usado ondas de radio. Así que si hubiera un humano en las cercanía de Sgr A* vería las cosas distintas a la imagen que se ha obtenido.
Lo registrado es, otra vez, el disco de acreación compuesto por gas caliente (plasma) que rodea al agujero negro. La parte oscura no es exactamente el área cubierta por el horizonte de sucesos, sino su «sombra», que es 2,6 veces más grande y que se genera al ser desviada la luz a su alrededor según este esquema:
|
El tamaño del horizonte de sucesos deducido de esta sombra ha permitido estimación la masa del agujero negro de un modo independiente al tradicional y ha resultado ser muy similar a la masa ya conocida que hemos dado antes.
Algo que los investigadores no consiguen explicar todavía es que el disco de acreación de Sgr A* no está en el mismo plano que el plano galáctico, sino que está inclinado entre unos 20 y 30 grados y «mirando» a nosotros según la imagen obtenida. Tampoco el disco de acreción tiene que ser necesariamente perpendicular al eje de guro del propio agujero negro, algo que de momento se desconoce en este caso y que requería de más observaciones.
Tiene una mayor variabilidad que M87*, con variaciones que van del 4% al 13% de una noche de observación a otra. Como era de esperar, debido a esta variabilidad, el disco de Sgr A* es más asimétrico que el de M87*. Pero, sorprendentemente, se ha podido comprobar a posteriori que la variabilidad de Sgr A* es un poco menor que la que predicen los modelos, detalle no explicado aún.
Algo que llama la atención son las tres regiones brillantes que se ven en la imagen y que uno, en principio, no esperaría por la geometría en un disco estable. Está, de momento sin interpretar. En este caso se trata de un disco dinámico en el que hay turbulencias y un campo magnético fuerte y dinámico. Esto produce una emisión anisotrópica a lo largo del disco que está cambiando a la escala de minutos. Podrían ser estas turbulencias las que estarían afectando al disco y que produjeran esas regiones más brillantes. La situación es aún más complicada si tenemos en cuenta que el disco de acreación no es plano, sino que tiene un grosor que le hace asemejarse más a un donut. Incluso el propio disco podría estar torcido, pero estos modelos todavía no se han tenido en cuenta.
Esta y otras incógnitas se podrán despejar cuando el consorcio logre que más radiotelescopios se sumen al proyecto y se vuelva a observar Sgr A*, algo que ya se ha hehco en 2021 y 2022. Esto permitiría hacer imágenes con tiempos de observación más cortos que permitieran la obtención de distintos «fotogramas». Esto facilitaría el montaje de una «película» y así ver cómo se mueve el material y poder interpretar esas regiones más brillantes.
Finalmente, las observaciones indican que no hay desvíos de la Relatividad General (RG) y que habría que ir a observaciones más precisas para apreciarlas o ver métricas que, estando dentro de la RG, sean alternativas a las empleadas, que son de tipo Kerr.
Esperemos que los próximos resultados no tarden tantos años. Lo más inmediato será la publicación de los datos de polarización de Sgr A* usando tanto los datos tanto de 2017 como de 2018. Hay datos de 2021 y 2022 que todavía están sin analizar y que ya incluyen más radiotelescopios por lo que es de esperar nuevos resultados en algún momento. La ventaja es que, como los algoritmos están ya desarrollados, la rapidez en obtener resultados será mayor.
Copyleft: atribuir con enlace a https://neofronteras.com [1]
Fuentes y referencias:
Web de EHT. [2]
Web de ESO. [3]
Rueda de prensa. [4]
Hilo de Twitter. [5]
Artículo original 1. [6]
Artículo original 2. [7]
Artículo original 3. [8]
Artículo original 4. [9]
Artículo original 5. [10]
Imágenes: EHT.