¿Qué hay justo en medio de nuestra galaxia? Un equipo internacional de investigadores ha captado la primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro del centro de la Vía Láctea. Más que un agujero negro normal, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha especificado que es un agujero negro "supermasivo". Es decir, cuatro millones de veces más masivo que el Sol. La fotografía difundida este jueves constituye una evidencia "abrumadora" que el objeto captado es realmente un agujero negro y aporta "valiosas" pistas sobre el funcionamiento de estos gigantes que residen en el centro de la mayoría de las galaxias.
En el estado español, el hallazgo lo ha hecho público el mismo CSIC. Pero la imagen ha sido obtenida por un equipo de investigación global, la Colaboración del Telescopio del Horizonte de Sucesos (en inglés, Event Horizon Telescope - EHT). Se han utilizado observaciones con una red mundial de radiotelescopios, que funciona como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Los resultados del equipo EHT se publican este jueves en una edición especial de la revista The Astrophysical Journal Letters.
La imagen que se ha difundido proporciona la primera evidencia visual directa que el objeto del centro de la Vía Láctea es un agujero negro. Investigaciones anteriores habían detectado estrellas girando en torno a un objeto invisible, compacto y muy masivo en el centro de la galaxia (Sagitario A*). Ahora, la fotografía representa una visión largamente esperada del enorme objeto que se encuentra en el centro de la Vía Láctea. Aunque no podemos ver el agujero negro en él mismo, ya que es totalmente oscuro, el gas brillante que lo rodea muestra una firma reveladora: una región central oscura (denominada "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 como de bien coincidía el tamaño del anillo con las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein", ha señalado el científico principal del proyecto EHT Geoffrey Bower, del Instituto de Astronomía y Astrofísica, Academia Sínica (Taipéi, Taiwán). Y es que "estas observaciones sin precedentes han mejorado enormemente nuestra 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".
La comparación con M87*
El agujero negro se encuentra a unos veintisiete mil años luz de la Tierra. Desde nuestra perspectiva, su tamaño en el cielo es el de una rosquilla en la Luna. Para conseguir la imagen, el equipo utilizó el poderoso telescopio EHT, que unió ocho radiotelescopios distribuidos por todo el planeta para formar un único telescopio virtual del tamaño del planeta. El EHT observó Sagitario A* durante varias noches seguidas, recopilando datos durante muchas horas, de manera similar al uso de un tiempo de exposición prolongado en una cámara de fotografía.
Este nuevo hito continúa el camino de la primera colaboración del EHT, que el año 2019 difundió la primera imagen de un agujero negro: el M87*, situado en el centro de la galaxia Messier 87 (la más lejana). Ambos agujeros negros se ven notablemente similares, aunque el agujero negro de nuestra galaxia es más de mil veces más pequeño y menos masivo que M87*. La copresidenta del consejo científico del EHT y profesora de astrofísica teórica en la Universidad de Ámsterdam, Sera Markoff, ha apuntado que "tenemos dos tipos completamente diferentes de galaxias y dos masas de agujeros negros muy diferentes, pero cerca del límite de estos agujeros negros se ven increíblemente similares". "Eso nos dice que la relatividad general gobierna estos objetos de cerca y cualquier diferencia que veamos a más distancia tiene que ver a diferencias en el material con que rodea los agujeros negros", ha añadido.
Nuevas herramientas
Captar la imagen de Sagitario A* ha sido considerablemente más difícil que captar la de M87*, aunque Sagitario A* se encuentra 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 que "el gas a las proximidades de los agujeros negros se mueve a la misma velocidad en torno a Sagitario A* y de M87*". "Pero mientras que el gas tarda entre días y semanas al orbitar alrededor de M87* (más grande), en Sagitario A* (más pequeño) completa una órbita en cuestión de minutos. Eso significa que el brillo y el patrón del gas en torno a Sagitario A* cambiaban rápidamente mientras EHT lo observaba: un poco como intentar tomar una foto clara de un cachorro que persigue rápidamente su cola", ha precisado.
El equipo ha tenido que desarrollar nuevas y sofisticadas herramientas para captar el movimiento del gas en torno al agujero negro. M87* era un objetivo más fácil y estable, donde casi todas las imágenes se veían igual. Pero este no ha sido el caso de Sagitario A*: la imagen de este agujero negro es una media de las diferentes imágenes que el equipo ha extraído, revelando finalmente al gigante que reside en el centro de la galaxia.
El esfuerzo ha sido posible gracias al ingenio de un equipo de más de 300 personas de ochenta institutos de todo el planeta, que forman la colaboración EHT. Además de desplegar complejas herramientas para superar los retos que ha supuesto obtener la primera imagen Sagitario A*, el equipo ha trabajado rigurosamente durante cinco años con supercomputadoras para combinar y analizar sus datos mientras compilaban una biblioteca sin precedentes de agujeros negros simulados para comparar con las observaciones. Así, la colaboración está entusiasmada con el hecho de disponer finalmente de imágenes de dos agujeros negros de tamaños muy diferentes, lo que ofrece la oportunidad de comprender cómo se comparan y contrastan. También han empezado a utilizar los nuevos datos para probar teorías y modelos sobre cómo se comporta el gas en torno a los agujeros negros supermasivos, un proceso que todavía no se comprende por completo. Sin embargo, se cree que juega un papel clave en la formación y evolución de las galaxias.
"Ahora podemos estudiar las diferencias entre dos agujeros negros supermasivos por alcanzar nuevas y valiosas pistas sobre cómo funciona el proceso", ha señalado el científico del EHT Keiichi Asada, del Instituto de Astronomía y Astrofísica, Academia Sínica (Taipéi, Taiwán). "Disponemos de imágenes de dos agujeros negros, uno en el extremo grande y el otro en el pequeño de los agujeros negros supermasivos que pueblan el universo. Así, podemos ir más lejos que nunca para analizar cómo se comporta la gravedad en estos entornos extremos", ha concluido. Entonces, los avances del EHT continúan: en marzo del 2022 se desarrolló una gran campaña de observación que incluyó más telescopios que nunca. La continuada ampliación de la red del EHT y las importantes actualizaciones tecnológicas permitirán a la colaboración compartir imágenes todavía más impresionantes, así como películas de agujeros negros en un futuro indeterminado.