07:04 GMT +317 Octubre 2018
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    Agujero negro (ilustración gráfica)

    Una fotografía al corazón de la galaxia: las entrañas de un agujero negro

    © Foto: NASA/JPL-Caltech
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    Mario Díaz
    Mario Díaz
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    Del 4 al 14 de abril, los radiotelescopios más grandes del mundo se han coordinado y tratarán de lograr observar por primera vez la sombra de un agujero negro, combinando las señales de radio que pueden captar al unísono. Muy pronto sabremos el resultado de observar el corazón mismo de nuestra galaxia.

    En septiembre del año pasado me invitaron a dar una charla en un simposio científico que se reunió en las instalaciones del conocido Colegio Nacional, ubicado en el centro histórico de la ciudad de México. El tema del simposio era 'Acercándose al horizonte de eventos de un agujero negro'. Yo hablé sobre el descubrimiento de las ondas gravitacionales por los detectores de LIGO, que cubrió las primeras páginas de todos los periódicos del mundo hace ya más de un año.

    Pero el evento estaba organizado por una comunidad científica un poco distinta a la mía. La mayoría de los conferencistas invitados eran radio astrónomos, que utilizan las ondas de radio para explorar el universo, tal como los astrónomos ópticos utilizan los telescopios que registran la luz visible.

    Los objetos astrofísicos de nuestro universo, estrellas, galaxias, emiten ondas en todo el rango del espectro electromagnético. Las ondas gravitacionales abrieron una ventana adicional al permitir mirar al universo desde otra perspectiva. Los detectores de partículas, como los experimentos en busca de neutrinos o de rayos cósmicos, también permiten completar un cuadro que nos acerca a un conocimiento más abarcador de un universo vasto y complejo.

    Aproveché la oportunidad que se me daba de participar en este simposio y, después de dar mi charla, me senté dispuesto a escuchar con atención sobre los planes científicos de este grupo de investigadores con el que no estaba tan familiarizado.

    Y los planes son realmente magníficos. Ya había escuchado hablar del Telescopio del Horizonte de Eventos, pero aquí pude familiarizarme con los detalles del funcionamiento de este instrumento, que en realidad consiste en la combinación de varias antenas de radio distribuidas por todo el mundo.

    ¿Qué es un horizonte de eventos y qué tiene que ver con un agujero negro?

    El horizonte de eventos es una superficie más o menos esférica que envuelve al agujero negro y que tiene una propiedad básica que la define: si uno pudiera sentarse en la cabina de mandos de un cohete situado en esa superficie e intentara escapar la atracción gravitacional del agujero negro, necesitaría impartirle al cohete una velocidad de 300.000km/s o, en las unidades a las que estamos más acostumbrados, necesitaría una velocidad de más de 1.000 millones de kilómetros por hora. Esa es precisamente la velocidad de la luz. Uno puede comparar este valor con la velocidad de escape —que así se denomina—, que es necesaria para escapar de la atracción de nuestro planeta: es de apenas 40.000 km/hora. El horizonte de eventos es una superficie imaginaria que envuelve a una estrella muerta y que es proporcional a la masa de ésta e inversamente proporcional a su radio. En estrellas sumamente compactas, como un agujero negro, donde toda la materia está concentrada en un volumen sumamente pequeño, esa superficie, de la que solo se puede escapar a la velocidad de la luz, envuelve a la estrella; y la hazaña es en realidad físicamente imposible. El horizonte de eventos es una superficie de no retorno.

    El proyecto Telescopio del Horizonte de Eventos se propone tomarle una fotografía al horizonte de eventos que envuelve al enorme agujero negro que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. ¿Cómo lo hará?

    En realidad, de lo que se trata es de 'fotografiar' una sombra: como ni siquiera la luz puede escapar a un agujero negro, en una fotografía, el agujero negro se mostrará como una región oscura de la que no emana radiación electromagnética.

    Las ondas de radio, debido a su gran longitud (distancia entre los picos máximos de la onda) comparada con el resto del espectro electromagnético, la hace particularmente apropiada para intentar la hazaña. ¿Por qué es difícil sacar esta foto? Todas las fuentes estelares observadas con telescopios aparecen como un punto, es decir, no se puede resolver su tamaño. Indirectamente, conociendo la densidad y la temperatura de las estrellas, algo que es posible estudiando su composición a través de espectros, podemos inferir el tamaño de ellas. Pero las ondas de radio, en particular las de longitud más pequeña (las ondas de radio varían desde 1 milímetro a 100 kilómetros), permiten, si se tuviera un telescopio con una antena suficientemente grande, 'medir' el tamaño del horizonte de eventos de un agujero negro tan grande y tan 'cercano' como el que está en el centro de nuestra galaxia.

    En un área cercana a donde interceptan las constelaciones de Sagitario y de Escorpión, denominada Sagitario A*, sabemos que se encuentra un objeto con una masa equivalente a cuatro millones de soles como el nuestro. El asterisco acompañando a la A es casi una broma: tiene que ver con que a los átomos en estados energéticos excitados se los denomina acompañados de un asterisco y éste objeto es, de acuerdo a Robert Brown, un astrofísico de los primeros que lo estudiaron, una fuente 'excitante'.

    Conocemos la existencia de Sagitario A* debido a la observación continua de un estrella llamada S2 que orbita alrededor del mismo. Midiendo su velocidad y usando los conceptos básicos de la teoría de la gravedad de Newton, podemos inferir la masa del objeto que la atrae continuamente.

    ¿Qué tamaño podría tener el horizonte de eventos del agujero negro Sagitario A*?

    Aparentemente algo más de 40 millones de kilómetros. Esa es casi la misma distancia que hay del Sol a Mercurio (la distancia Sol-Tierra es de unos 150 millones de kilómetros). Ningún otro agujero negro que conozcamos en el universo presenta tan 'cerca' de nosotros un horizonte de eventos tan grande.

    Aun así, para poder cubrirlo desde la tierra hace falta un radiotelescopio con una antena tan grande como el planeta mismo. Claro, eso no parece posible. Lo que lo hace posible es utilizar varios radiotelescopios distribuidos por todo el mundo, que combinan todas sus antenas como si fuera una, consiguiendo la resolución necesaria para poder tomar esa 'fotografía'.

    La técnica usa lo que se llama interferometría de base muy larga (VLBI, por sus siglas en inglés). Del 4 al 14 de abril, los radiotelescopios más grandes del mundo tratarán de observar por primera vez la sombra de un agujero negro. Esperaremos con ansiedad su resultado.


    LA OPINIÓN DEL AUTOR NO COINCIDE NECESARIAMENTE CON LA DE SPUTNIK Y LOS TEXTOS ESTÁN AUTOEDITADOS POR LOS PROPIOS BLOGUEROS

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