Què hi ha al bell mig de la nostra galàxia? Un equip internacional d'investigadors ha captat la primera imatge de Sagitari A*, el forat negre del centre de la Via Làctia. Més que un forat negre normal, el Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) ha especificat que és un forat negre "supermassiu". És a dir, quatre milions de vegades més massiu que el Sol. La fotografia difosa aquest dijous constitueix una evidència "aclaparadora" que l'objecte captat és realment un forat negre i aporta "valuoses" pistes sobre el funcionament d'aquests gegants que resideixen en el centre de la majoria de les galàxies.
A l'estat espanyol, la troballa l'ha fet pública el mateix CSIC. Però la imatge ha estat obtinguda per un equip d'investigació global, la Col·laboració del Telescopi de l'Horitzó de Successos (en anglès, Event Horizon Telescope - EHT). S'han fet servir observacions amb una xarxa mundial de radiotelescopis, que funciona com un telescopi virtual de la mida de la Terra. Els resultats de l'equip EHT es publiquen aquest dijous en una edició especial de la revista The Astrophysical Journal Letters.
La imatge que s'ha difós proporciona la primera evidència visual directa que l'objecte del centre de la Via Làctia és un forat negre. Investigacions anteriors havien detectat estrelles girant al voltant d'un objecte invisible, compacte i molt massiu en el centre de la galàxia (Sagitari A*). Ara, la fotografia representa una visió llargament esperada de l'enorme objecte que es troba en el centre de la Via Làctia. Tot i que no podem veure el forat negre en ell mateix, ja que és totalment obscur, el gas brillant que el rodeja mostra una signatura reveladora: una regió central obscura (anomenada "ombra") rodejada per una estructura brillant en forma d'anell. Aquesta nova visió capta la llum doblegada per la poderosa gravetat del forat negre, que té una massa de quatre milions de vegades la del Sol.
"Ens va sorprendre com de bé coincidia la mida de l'anell amb les prediccions de la teoria de la relativitat general d'Einstein", ha assenyalat el científic principal del projecte EHT Geoffrey Bower, de l'Institut d'Astronomia i Astrofísica, Acadèmia Sínica (Taipei, Taiwan). I és que "aquestes observacions sense precedents han millorat enormement la nostra comprensió del que succeeix en el centre de la nostra galàxia i ofereixen nous coneixements sobre com els forats negres gegants interactuen amb el seu entorn".
La comparació amb M87*
El forat negre es troba a uns vint-i-set mil anys llum de la Terra. Des de la nostra perspectiva, la seva mida en el cel és el d'un bunyol a la Lluna. Per aconseguir la imatge, l'equip va fer servir el poderós telescopi EHT, que va unir vuit radiotelescopis distribuïts per tot el planeta per formar un únic telescopi virtual de la mida del planeta. L'EHT va observar Sagitari A* durant diverses nits seguides, tot recopilant dades durant moltes hores, de manera similar a l'ús d'un temps d'exposició prolongat en una càmera de fotografia.
Aquesta nova fita continua el camí de la primera col·laboració de l'EHT, que l'any 2019 va difondre la primera imatge d'un forat negre: l'M87*, situat en el centre de la galàxia Messier 87 (la més llunyana). Ambdós forats negres es veuen notablement similars, tot i que el forat negre de la nostra galàxia és més de mil vegades més petit i menys massiu que M87*. La copresidenta del consell científic de l'EHT i professora d'astrofísica teòrica a la Universitat d'Àmsterdam, Sera Markoff, ha apuntat que "tenim dos tipus completament diferents de galàxies i dues masses de forats negres molt diferents, però a prop del límit d'aquests forats negres es veuen increïblement similars". "Això ens diu que la relativitat general governa aquests objectes de prop i qualsevol diferència que vegem a més distància té a veure a diferències en el material que rodeja els forats negres", ha afegit.
Noves eines
Captar la imatge de Sagitari A* ha sigut considerablement més difícil que captar la d'M87*, malgrat que Sagitari A* es troba molt més a prop. El científic de l'EHT Chi-kwan Chan, de l'Observatori Steward i del Departament d'Astronomia i de l'Institut de Ciència de Dades de la Universitat d'Arizona (EUA), explica que "el gas a les proximitats dels forats negres es mou a la mateixa velocitat al voltant de Sagitari A* i d'M87*". "Però mentre que el gas tarda entre dies i setmanes en orbitar al voltant d'M87* (més gros), a Sagitari A* (més petit) completa una òrbita en qüestió de minuts. Això significa que la brillantor i el patró del gas al voltant de Sagitari A* canviaven ràpidament mentre EHT l'observava: una mica com intentar prendre una foto clara d'un cadell que persegueix ràpidament la seva cua", ha precisat.
L'equip ha hagut de desenvolupar noves i sofisticades eines per captar el moviment del gas al voltant del forat negre. M87* era un objectiu més fàcil i estable, on gairebé totes les imatges es veien igual. Però aquest no ha estat el cas de Sagitari A*: la imatge d'aquest forat negre és una mitjana de les diferents imatges que l'equip ha extret, revelant finalment el gegant que resideix en el centre de la galàxia.
L'esforç ha estat possible gràcies a l'enginy d'un equip de més de 300 persones de vuitanta instituts d'arreu del planeta, que formen la col·laboració EHT. A més de desplegar complexes eines per superar els reptes que ha suposat obtenir la primera imatge Sagitari A*, l'equip ha treballat rigorosament durant cinc anys amb supercomputadores per combinar i analitzar les seves dades mentre compilaven una biblioteca sense precedents de forats negres simulats per comparar amb les observacions. Així, la col·laboració està entusiasmada amb el fet de disposar finalment d'imatges de dos forats negres de mides molt diferents, el que ofereix l'oportunitat de comprendre com es comparen i contrasten. També han començat a fer servir les noves dades per provar teories i models sobre com es comporta el gas al voltant dels forats negres supermassius, un procés que encara no es comprèn per complet. Tanmateix, es creu que juga un paper clau en la formació i evolució de les galàxies.
"Ara podem estudiar les diferències entre dos forats negres supermassius per assolir noves i valuoses pistes sobre com funciona el procés", ha assenyalat el científic de l'EHT Keiichi Asada, de l'Institut d'Astronomia i Astrofísica, Acadèmia Sínica (Taipei, Taiwan). "Disposem d'imatges de dos forats negres, un a l'extrem gros i l'altre en el petit dels forats negres supermassius que poblen l'univers. Així, podem anar més lluny que mai per analitzar com es comporta la gravetat en aquests entorns extrems", ha conclòs. Llavors, els avenços de l'EHT continuen: el març del 2022 es va desenvolupar una gran campanya d'observació que va incloure més telescopis que mai. La continuada ampliació de la xarxa de l'EHT i les importants actualitzacions tecnològiques permetran a la col·laboració compartir imatges encara més impressionants, així com pel·lícules de forats negres en un futur indeterminat.