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Lo necesario para capturar la imagen de un Agujero Negro

La primera imagen de la humanidad de un agujero negro.
Crédito: Colaboración EHT

Capturar la imagen de un agujero negro pareciera ser un sueño imposible. Después de todo son oscuros y no emiten luz alguna. Entonces, ¿cómo podemos observarlos?

Con un telescopio suficientemente grande, podemos, por lo menos, ver el borde inmediato de los agujeros negros más grandes. Los supermasivos que son millones, o incluso miles de millones, de veces más pesados ​​que nuestro sol. Así, podríamos descubrir algunos de los misteriosos secretos que esconden estos monstruos. Sin embargo, cuando haces los cálculos matemáticos, descubres que, para observar incluso los agujeros negros supermasivos más cercanos, necesitas un telescopio del tamaño del planeta Tierra, superando cualquier límite de nuestros sueños e imaginación. O ¿quizás no?

Hace algunos años, 300 astrónomos y astrónomas de casi 80 institutos de distintas partes del mundo, unieron fuerzas y encontraron una manera de crear un telescopio que sea más grande que el tamaño de nuestro planeta, y lo lograron sin el uso de nuevos espejos, tornillos o acero.

El Event Horizon Telescope, o EHT, no es un telescopio real, sino virtual. La genialidad del EHT, es que nace de una colaboración y uso de potentes radiotelescopios que ya existen, incluyendo ALMA y APEX, de los cuales ESO es co-propietario. Combinaron sus observaciones de una manera nunca antes vista, con una técnica llamada Interferometría de Línea de Base Muy Larga.

Esto puede sonar como ciencia ficción, pero es real, y el equipo EHT lo demostró el año 2019. Fue entonces cuando revelaron al mundo el objeto supermasivo en el centro de la galaxia M87: la primera imagen de un agujero negro.

Para entender exactamente lo difícil que esto fue, aquí van algunos datos. Primero que todo, deberías saber que los telescopios EHT no pueden observar el agujero negro en sí, ya que es invisible. Más bien, recogieron las señales de radio del gas caliente que brilla intensamente a su alrededor y tomaron imágenes de la sombra que el agujero negro proyecta sobre él. Para hacer esto, todas las antenas del telescopio EHT tenían que apuntar exactamente al mismo tiempo y a la misma posición en el cielo. De hecho, el EHT puede detectar si una de estas antenas está apagada por solo un milímetro e incluso si se desplaza una billonésima de segundo, a pesar de que los telescopios están ubicados a miles de kilómetros de distancia.

Para desarrollar la imagen del agujero negro en M87, luego se requirió combinar las observaciones de todos los telescopios en la red usando interferometría. Y, esta técnica funciona mejor si cuentas con muchos telescopios, lo que no era el caso. El equipo solo contaba con 8 observatorios, aunque ahora la red ha crecido a 11.

Así, los investigadores del EHT tuvieron que desarrollar algoritmos especiales para poder llenar los vacíos y reconstruir la imagen. Fue como comenzar un rompecabezas incompleto, al que además le faltaban la mayoría de las piezas, e intentar averiguar al mismo tiempo cómo se vería la imagen completa.

Para determinar si el resultado era científicamente infalible, utilizaron una variedad de métodos: simulaciones computacionales para identificar errores introducidos por la red de telescopios; diferentes equipos trabajando de forma aislada en la reconstrucción de la imagen de diferentes maneras; nuevas técnicas y softwares; fueron años de trabajo hasta que se aseguraron de que lo habían hecho correctamente. Y sólo entonces, mostraron su imagen al mundo.

El resultado fue como observar el agujero negro en M87 con un telescopio casi del tamaño de la Tierra, un instrumento tan poderoso que podría ver detalles tan pequeños como una rosquilla (donut) en la Luna.

Ahora, ¿Cuál es el siguiente paso para el EHT?

El equipo ya apuntó sus telescopios a un nuevo objetivo: Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea.

Nuestro agujero negro. Sagitario A* está mucho más cercano a la Tierra que el agujero negro supermasivo de M87, por lo que podrían pensar que capturar su imagen es comparativamente mucho más fácil.

Lamentamos decepcionarlos, pero… Es aún más difícil. En primer lugar, el centro de la Vía Láctea está más oculto para nosotros, por nubes de polvo y gas caliente que dispersan las señales de radio que provienen del agujero negro. Es más, debido a que Sagitario A* es aproximadamente 1500 veces menos masivo que su primo en M87, sus señales de radio cambian mucho más rápido en el tiempo. Y además, gotas de plasma lo orbitan en solo unos minutos, mientras que las de M87 orbitan el agujero negro cada ciertos días.

Todo esto, obliga a los/las astrónomos/as a adaptar sus algoritmos y a desarrollar nuevas técnicas para obtener imágenes estables, como si intentaras leer la marca de una pelota de baloncesto mientras la giras en tu dedo. Sin embargo, el equipo de EHT logró superar todos estos obstáculos. Y aquí lo tienen: la primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro en el centro de la Vía Láctea. Producido por ESO, el Observatorio Europeo Austral. Alcanzando nuevas alturas en Astronomía.

créditos: eso.org
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