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El 10 de abril de 2019 ya es una fecha para la historia de la astronomía. Hoy hemos visto, por primera vez, la imagen de un agujero negro. Se trata de Messier 87* (se lee “Messier 87 estrella”), que está a 54 millones de años-luz de la Vía Láctea. Pero, ¿por qué es interesante? 
Primero hablemos del agujero negro en sí. Messier 87* (o M87*, por abreviar) es el agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de la galaxia Messier 87. Es una galaxia elíptica, con un diámetro de 120 000 años-luz, parecido al de la Vía Láctea:
Se calcula que alberga alrededor de 1 billón de estrellas (frente a los 200 000 millones de la nuestra). Todo en la galaxia gira en torno al agujero negro supermasivo en su centro. De hecho, se cree que todas las galaxias grandes tienen un objeto así en su centro.
En el caso de la Vía Láctea, es Sagitario A*, pero hablaré de él más adelante, porque también tiene su parte en toda esta historia y en lo que vendrá en el futuro. Andrómeda y muchas otras galaxias tienen, también sus propios agujeros negros supermasivos en su centro.
¿Qué es un agujero negro? En esencia, es una región del espacio con una gravedad tan inmensa que nada puede escapar. Ni siquiera la luz. Muchos agujeros negros se forman cuando una estrella, mucho más masiva que el Sol, llega al final de su vida y muere:
Cuando sucede, lo único que queda es la gravedad de la estrella. No hay un proceso de fusión que la contrarreste, y todo termina cayendo al centro. Se concentra en un punto extremadamente pequeño con una gravedad muy grande. Aquí hablé de las estrellas:
Así que, como objeto que no deja escapar la luz, no es nada fácil observar un agujero negro. Hasta ahora, todo lo que teníamos eran conceptos artísticos y algunas ideas en el cine. El ejemplo más popular es el de Gargantúa, de la película Interstellar:
A esto solo le podíamos sumar las observaciones indirectas. Es decir, las evidencias que indicaban que los agujeros negros estaban ahí. Pero ninguna imagen directa... Hasta ahora. Por fin hemos podido ver cómo es un agujero negro realmente. No ha sido nada sencillo.
Para ello, se ha utilizado el Telescopio del Horizonte de Sucesos. Se trata de un telescopio formado por un montón de radiotelescopios distribuidos por diferentes lugares del planeta. Esto hace que, en su conjunto, trabajen como si fuesen un único telescopio muy grande.
¿Cómo de grande? Pues tanto como la Tierra, que se dice pronto. Y no valdría algo menos para poder observar lo que hemos visto. Porque hay que recordarlo, estamos viendo un agujero negro que se encuentra a 54 millones de años-luz. No está aquí al lado:
La observación, en realidad, se produjo el 11 de abril de 2017. Han sido necesarios casi dos años para recopilar todos esos datos, de diferentes lugares del mundo, procesarlos y obtener esta imagen. Y sí, es borrosa, y no es gran cosa comparado con los conceptos.
Pero es una imagen real. Es la primera vez que se tiene la oportunidad de comparar si los datos teóricos, las predicciones de los modelos, encajan con lo que podríamos esperar ver. Es todo un éxito, se mire por donde se mire, por mucho que no se parezca a algo como esto.
De hecho, hay que decir que, más o menos, ya estaba bastante claro qué es lo que podríamos esperar ver. Porque de la imagen que hemos visto hoy ya se había hecho un concepto artístico que, al final, ha resultado ser una muy buena aproximación de lo que se ha obtenido.
Pero, ¿qué estamos observando exactamente? ¿Qué es esta imagen borrosa que casi recuerda al Ojo de Sauron? La vuelvo a poner en este tweet para que no la tengáis que buscar. Lo que estáis viendo es, literalmente, la sombra de M87* reflejada en el material a su alrededor.
En realidad, no podemos aspirar a ver más. El horizonte de sucesos, esa región que marca el lugar a partir del cual la luz ya no puede escapar, está ya dentro de la región completamente negra. Es unas 2,5 veces más pequeña que la sombra proyectada en el disco de material.
Aproximadamente, el horizonte de sucesos de Messier 87* tiene un diámetro de unos 40 000 millones de kilómetros. M87* es monstruosamente grande. Tiene 6 000 millones de masas solares. Es decir, tanta masa como 6 000 millones de veces el Sol:
Es uno de los agujeros negros supermasivos más grandes conocidos. Irónicamente, a pesar de lo lejos que está, en términos astronómicos está bastante cerca. Así que era uno de los mejores objetivos para estudiar con el Telescopio del Horizonte de Sucesos, por sus características.
Porque los agujeros negros supermasivos, a pesar de lo que su nombre podría indicar, son más bien pequeños. Y cuanto más grande sea un agujero negro, cuanta más masa tenga, mayor será la sombra que proyecte a su alrededor. En este caso, oscurece parte de su disco de material.
Pero, ¿qué nos cuenta esta imagen? ¿nos permite vislumbrar algo interesante? Lo cierto es que un par de cosas. La primera, y quizá la más llamativa, es que la parte inferior del disco es más brillante que la superior. ¿A qué se debe esto? Lo han explicado en la rueda de prensa.
Es una señal de que el propio agujero negro, o bien su disco de material, o bien ambos, están en rotación. Supongo que ambos estén en rotación (pero solo es una opinión). La única forma de saberlo será con más datos y observaciones, que todavía se están llevando a cabo.
Porque, hoy no solo se ha publicado esta imagen. También se han publicado seis estudios, en una edición especial, que ya están disponibles para la comunidad científica para su análisis. Más adelante, también estarán disponibles para el público general y se podrán verificar.
Una de las características más llamativas de la galaxia Messier 87 es la enorme columna de material que parte de su centro. Tiene un tamaño de 5 000 años-luz. ¿Qué lo alimenta? Pues, efectivamente, M87*, lo que hemos visto en esa foto. ¿Cómo es posible? ¿No lo absorbe todo?
Lo cierto es que no. No todo el material que se acerca a un agujero negro termina absorbido. Hay material que, si cae en el ángulo apropiado, en lugar de entrar en el agujero negro, acelera a su alrededor y sale disparado a una velocidad elevadísima. Y eso es lo que vemos aquí.
Además, el agujero negro es invisible porque no deja escapar la luz. Pero el disco de material que tiene a su alrededor es muy fácil de ver. Su material está a temperaturas muy elevadas, producto de la interacción gravitacional con M87*. Es en ese disco donde vemos su sombra.
Otra cosa que nos cuenta esta foto es que Einstein, de nuevo, tenía razón. Gracias a la teoría de la relatividad general, era posible predecir qué deberíamos ver al observar la sombra de un agujero negro. Debería ser circular y, efectivamente, lo es:
Es otra demostración más (por si no había suficientes) de que la teoría de la relatividad funciona. Seguramente, la confirmación más importante desde que, el 11 de febrero de 2016, se anunciase la detección de ondas gravitacionales, de lo que hablé aquí:
Por cierto, esta observación ha sido posible gracias al trabajo de un montón de países y científicos. El equipo está formado por más de 200 científicos de multitud de países. Ha participado todo el planeta (o casi, ya me entendéis). Es una demostración de qué podemos hacer.
Porque la ciencia funciona mucho mejor así, cuando todo el mundo trabaja en equipo. Es lo que ha permitido que hoy seamos testigos de algo que parecía imposible. Y no será la única vez que veamos una imagen de un agujero negro. Porque la historia no termina aquí.
El Telescopio del Horizonte de Sucesos nació con dos objetivos en mente. Por un lado, obtener una imagen del agujero negro supermasivo de M87*. Ese resultado lo hemos visto hoy, después de años de trabajo. Pero también se quiere observar otro agujero negro supermasivo.
Se trata de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. El objeto en torno al que el Sol, y todos los objetos que componen nuestra galaxia, orbitan. Nuestra estrella tarda 250 millones de años en completar una vuelta a su alrededor.
Es lo que conocemos popularmente como un año galáctico. Sagitario A* es un agujero negro supermasivo mucho más pequeño que Messier 87*. Tiene unos 4 millones de masas solares (frente a los 6 000 millones de M87*) y su diámetro es más pequeño:
Tiene, aproximadamente, un diámetro de unos 60 millones de kilómetros. Por ponerlo en perspectiva, es comparable a la órbita de Mercurio, que orbita alrededor del Sol a, más o menos, unos 57 millones de kilómetros de distancia. Es como un hermano pequeño:
Pero no es la única diferencia. No solo es más pequeño y mucho menos masivo. Sagitario A* no está emitiendo ningún chorro de material al espacio. ¿Por qué? Pues, sencillamente, porque no está absorbiendo tanto material como Messier 87*. Podemos decir que es más tranquilo.
Al menos por ahora. Porque, en unos 5 000 millones de años, tendrá lugar la colisión entre la Vía Láctea y Andrómeda. En ese momento, en el agujero negro supermasivo en el centro de esa colisión, caerá mucho material mientras todo eso sucede:
Y que sea un agujero negro mucho más tranquilo es interesante. Porque quiere decir que se podrá estudiar las diferencias entre uno y otro. Se podrá entender qué mecanismos hay en funcionamiento en M87* que aquí, seguramente, no se estén dando. O al menos no por ahora.
No solo eso. Seguramente, también permitirá comprender, o al menos poder entender mejor, cómo se formaron los agujeros negros supermasivos. Porque ese es uno de los enigmas de la astrofísica moderna. No está completamente claro cómo pudieron crecer tan rápido en aquel entonces.
Nuestra conocimiento actual nos dice que, en teoría, los agujeros negros supermasivos no pudieron desarrollarse tan rápido. Pero sin embargo están ahí, así que algo se nos escapa sobre el universo en su evolución posterior al Big Bang:
¿Qué opciones podría haber? Una posibilidad es que las primeras estrellas pudiesen ser mucho más masivas que las que se forman hoy en día. Algo que, en consecuencia, provocaría que los agujeros negros que se formasen a partir de ahí fuesen mucho mayores.
También es posible que hubiese regiones completas, de nebulosas, que fuesen tan grandes y masivas que colapsasen directamente en agujeros negros. No llegarían a pasar, en ese caso, por la fase de estrellas. De nuevo, permitiría tener agujeros negros inicialmente más grandes.
Con el paso del tiempo, esos agujeros negros irían absorbiendo material y creciendo hasta alcanzar los tamaños monstruosos que podemos observar hoy en día. Son agujeros negros muchísimo más grandes que los de masa estelar, provocados por el colapso de una estrella.
Dicho esto, no me queda mucho más por contaros sobre la imagen, aunque no quiero dejarme un par de cosas en el tintero. Esa imagen nos muestra el espacio-tiempo curvado alrededor del agujero negro. Estamos viendo la gravedad en condiciones extremas:
Y, por cierto, la representación de Gargantúa es muy aproximada a lo que podemos ver. Porque M87* tiene un disco de material a su alrededor (algo que llamamos disco de acreción) y lo vemos deformado de la misma manera que se muestra en Interstellar. ¿Cómo sucede?
Pues, precisamente, por el efecto del espacio-tiempo tan curvado. Dicho de otro modo, si el telescopio tenía la capacidad de observar el agujero negro supermasivo, lo íbamos a ver sí o sí. Ahora sabemos que la tenía porque tenemos esa foto. Y, ¿por qué lo sabíamos?
Porque el espacio-tiempo está tan curvado a su alrededor que hace que el disco sea visible desde varias direcciones. Lo distorsiona de tal manera que la parte trasera del disco, la que no veríamos por estar por detrás del agujero negro, parece estar curvado a su alrededor.
De manera que lo podemos ver curvado por arriba y por abajo. De una manera muy similar a la que podríamos ver en Gargantúa. Dicho de otro modo, aunque la imagen no sea muy espectacular, lo que nos está enseñando es que nuestro conocimiento es acertado y los modelos funcionan.
Porque eso es lo que indicaban los diferentes modelos que se han desarrollado con el paso del tiempo. Deberíamos poder ver algo como lo de esa imagen. Y ahora lo estamos viendo. Vale, no con la espectacularidad que nos gustaría, pero lo vemos. Einstein vuelve a ganar.
La otra cosa que os quería contar es que, sí, vemos el agujero negro supermasivo tal y como era hace 54 millones de años. Ese es el tiempo que tarda la luz en viajar desde Messier 87 (al estar a 54 millones de años-luz). Pero no os preocupéis, sigue ahí y no se va a ir.
De hecho, ese agujero negro supermasivo, y muchos otros, serán los últimos objetos que sobrevivan en el universo en un futuro extremadamente lejano. Hablo de una escala de tiempo tan sumamente grande que no tiene sentido escribirla. Lo conté en este hilo:
El único lamento, de toda esta jornada, al menos para mí, es que Stephen Hawking haya fallecido antes de poder ver esta imagen. Habría sido la primera vez que podría ver, por fin, uno de los objetos a los que dedicó su vida y de los que tanto nos enseñó:
Habría sido muy interesante ver qué habría tenido que decir. Así como los estudios que habría publicado, si hubiese tenido oportunidad de verlos. Por desgracia, no ha sido así. Pero la ciencia sigue adelante y el camino está lleno de éxitos y nuevos descubrimientos.
Tarde o temprano, en unos años, veremos la fotografía de Sagitario A*. Es el siguiente objetivo del telescopio del Horizonte de Sucesos. En el camino, además, y sin ninguna duda, descubriremos muchas más cosas sobre estos agujeros negros. Es una nueva etapa para la astronomía.
Hasta cierto punto, podríamos decir que ahora hemos abierto las puertas, de par en par, para poder comprender mucho mejor uno de los objetos más extremos del universo. Algo que, hasta hace solo unas décadas, casi no sabíamos ni que pudiesen existir. Ahora están a nuestro alcance.
Esta es la primera imagen de un agujero negro. No será la última. Tampoco será la última vez que oigamos hablar de Messier 87 ni de M87*. En los próximos meses, y años, nos esperan muchos más descubrimientos. ¿Qué será lo próximo que nos enseñará el cosmos?
¡Fin del hilo!
¡Ya está el hilo disponible como Momento de Twitter!
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