Astrónomos podrían haber conseguido la primera fotografía jamás sacada de un agujero negro

ARTÍCULO PUBLICADO ORIGINALMENTE EL 11 DE ABRIL DE 2017.

Para este monstruo en el corazón de la Vía Láctea, la galaxia no es más que un envoltorio.

Tras haber completado cinco noches de observaciones, los astrónomos podrían finalmente haber capturado la primera imagen del famoso hoyo gravitacional conocido como agujero negro.

Más concretamente, el esperado retrato muestra la misteriosa región circundante del agujero negro. Conocido como el "horizonte de sucesos", esta es la frontera a partir de la cual nada (ni siquiera la luz) es capaz de escapar al colosal arrastre de este objeto.

Cuando finalizó la ronda de observación, el miembro del equipo Vincent Fish se sentó satisfecho en su oficina del observatorio Haystack del MIT, en Westford, Massachusetts. Durante toda la semana anterior, Fish había estado de guardia las 24 horas del día, durmiendo de forma irregular junto a su móvil y con el tono de llamada al máximo volumen.

Cuando llegaron los últimos datos a los observatorios del proyecto, Fish vio cómo los comentarios de celebración llegaban en tropel mediante un chat especial para radioastrónomos e ingenieros. Uno de ellos señaló que estaba a punto de abrir una botella de 50 años de whisky escocés. Otro estaba escuchando los acordes triunfantes de Bohemian Rhapsody.

"Estoy muy contento y muy aliviado, tengo ganas de poder dormir bien por una noche", declaró Fish.

Pero este sentimiento de alivio se encuentró impregnado de expectación: lleva su tiempo procesar tal cantidad de datos, y el equipo tiene que esperar meses para averiguar si su enorme esfuerzo ha sido un verdadero éxito.

"Incluso si las primeras imágenes son malas y están desteñidas, ya podemos poner a prueba por primera vez algunas predicciones básicas de la teoría gravitacional de Einstein en el entorno extremo de un agujero negro", afirmó el radioastrónomo Heino Falcke, de la Universidad Radboud en Nijmegen (Países Bajos).

Presentada en 1915, la revolucionaria teoría de Einstein afirma que las deformaciones o curvas de la materia modifican la geometría del espaciotiempo, distorsión que nosotros experimentamos como gravedad. La existencia de agujeros negros extremadamente masivos fue una de las primeras predicciones de la teoría de Einstein.

"Son el extremo definitivo del espacio y del tiempo, y podrían representar el límite final de nuestro conocimiento", afirma Falcke. Pero los astrónomos solo tienen pruebas circunstanciales de que están escondidos en el corazón de cada gran galaxia del universo. Ni siquiera Einstein estaba seguro de que existiesen realmente.

Según Falcke, las primeras imágenes "harán que los agujeros negros pasen de ser un objeto mítico a algo más concreto que podamos estudiar".

Una intensa supervisión meteorológica

Llegar tan lejos ha llevado años de planificación y cooperación entre socios internacionales en observatorios que se extienden desde la montaña más alta de Hawái a los terrenos helados del Polo Sur. Esta red de ocho observatorios vinculada electrónicamente ha creado un platillo de telescopio tan grande como el propio planeta.

Conocido como el Event Horizon Telescope (o "Telescopio del Horizonte de Sucesos"), esta red de radioparabólicas dirigió sus "ojos" hacia los cielos durante un periodo de 10 días que comenzó el 4 de abril.

El telescopio se concentró en dos agujeros negros supermasivos: una bestia llamada Sagitario A con una masa equivalente a cuatro millones de soles y que reside en el corazón de nuestra Vía Láctea, y un agujero negro con una masa 1.500 veces superior en el corazón de la galaxia cercana M87.

El Event Horizon Telescope había explorado las cercanías de cada uno de estos gigantes con anterioridad, pero esta es la primera vez que la red ha incluido el telescopio del Polo Sur y el ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un conjunto de 66 radioparabólicas en Chile.

ALMA multiplica por 10 la agudeza del Event Horizon Telescope, permitiendo observar objetos tan diminutos como una bola de golf sobre la luna, y de este modo obtener imágenes de los sorprendentemente pequeños horizontes de sucesos de ambos agujeros negros.

Tras años de politiqueo para conseguir tiempo de observación y tras equipar cada lugar con importantísima parafernalia electrónica, el equipo se encontró finalmente a merced de algo sobre lo que carecía de control: la meteorología.

Los astrónomos observan estos agujeros negros en ondas de radio milimétricas, la banda de longitud de onda en la que la luz puede penetrar las densas concentraciones de gas y polvo en el centro de la galaxia y viajar relativamente sin obstáculos hasta la Tierra.

Pero el agua absorbe y emite ondas de radio, lo que significa que las precipitaciones hacen que las observaciones sean confusas.

Para minimizar el problema, los radiotelescopios se sitúan a gran altitud —cumbres de montañas o altiplanicies en desiertos—, pero aún así, las nubes, la lluvia o la nieve pueden hacer que un observatorio deje de funcionar. Los golpes de viento en estas altitudes también pueden inhabilitar un telescopio.

"La probabilidad de tener buen tiempo en todos los lugares es casi de cero", explica Fish.

Con solo cinco noches disponibles durante el período de observación, Fish y sus colegas se reunieron diariamente para tomar la estresante decisión de si activar o no la red, intercambiando información sobre las condiciones meteorológicas actuales en cada sitio y cómo estas podrían cambiar en los días siguientes. Desde las instalaciones del MIT, Fish estaba monitorizando constantemente el tiempo en cada lugar en una pantalla y comunicándose con los astrónomos en otra.

"Es descorazonador si empiezas una noche y el [mal] tiempo te bloquea", o si las observaciones se cancelan en lo que finalmente es una buena noche, explica Shep Doeleman, director del Event Horizon Telescope en el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian en Cambridge, Massachusetts.

Una vez que las observaciones llegan a su fin, los astrónomos tienen una larga espera por delante —y meses de análisis— para averiguar si han producido el retrato de un agujero negro.

Cada observatorio registra tal cantidad de datos que no pueden ser transmitidos por vía electrónica. En su lugar, la información de todos los telescopios —equivalente a la capacidad de almacenamiento de 10.000 ordenadores portátiles— ha sido guardada en 1.024 discos duros. Dichos discos deben enviarse a los centros de procesamiento del Event Horizon Telescope en MIT Haystack y en el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania.

Los discos duros del telescopio del Polo Norte no podrán enviarse hasta el final de la estación invernal, que será en octubre (de 2017).

Pasos a seguir

Una vez que los datos lleguen a cada centro de procesamiento, una serie de servidores llevará a cabo la esencial tarea de combinar las señales con fechas de los ocho observatorios. Comparar y combinar las ondas de radio es algo que debe hacerse con extremo cuidado, para que la información más importante sobre el tamaño y la estructura del horizonte de sucesos no se pierda una vez que se combine.

La técnica de combinar ondas de radio, conocida como interferometría de base ancha, es bastante común en radioastronomía. Sin embargo, normalmente los telescopios no son tan numerosos ni están extendidos sobre un área tan amplia.

"Intentamos que una red del tamaño del planeta sea coherente, algo increíble si lo piensas", explica Doeleman.

Lo que esperan ver finalmente los astrónomos cuando sumen todas las señales es un halo de luz que rodee el círculo oscuro, la sombra del agujero negro. Este creciente de luz procede de los gases luminosos, calentados a cientos de miles de millones de grados, y que orbitan justo en el exterior del agujero negro, trazando la región que se encuentra justo en el exterior del horizonte de sucesos.

Algunas simulaciones sugieren que el halo podría ser más brillante y grueso en un lado que en el otro, pareciéndose a "un cacahuete que no ganaría ningún concurso de belleza", bromea Falcke.

Aunque no pudieran generar una imagen a partir de esta ronda de observaciones, Doeleman y sus colegas ya planean intentarlo el próximo año, con una red aún más grande de radiotelescopios.

"Entre los siguientes 10 a 50 años", afirma Falcke, "deberíamos incluso poder obtener imágenes de gran precisión cuando extendamos la red a África, y finalmente, al espacio".