Los astrónomos han capturado por primera vez una imagen clara del gigantesco agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.
Sagitario A*, o Sgr A* para abreviar, está a 27.000 años luz de la Tierra. Los científicos supieron durante un tiempo que había un objeto misterioso en la constelación de Sagitario que emitía fuertes ondas de radio, aunque en realidad no se descubrió hasta la década de 1970. Aunque los astrónomos lograron caracterizar algunas de las propiedades del objeto, los expertos no estaban muy seguros de qué estaban mirando exactamente.
Años más tarde, en 2020, el Premio Nobel de física fue otorgado a un par de científicos, quienes demostraron matemáticamente que el objeto debía ser un agujero negro supermasivo. Ahora, su trabajo ha sido verificado experimentalmente en forma de la primera instantánea de Sgr A*, capturada por más de 300 investigadores que trabajan en 80 instituciones en Event Horizon Telescope Collaboration.
No nos parece tan gigantesco… La foto de Sagitario A*. Haga clic para mucho más grande. Fuente: Colaboración EHT
Esta reunión de manchas naranjas un tanto borrosas puede no parecer impresionante a primera vista, pero la forma y la estructura son signos distintivos de un agujero negro supermasivo: una forma circular de dona; el agujero interior marca el borde o el horizonte de sucesos y está rodeado por un anillo brillante de radiación.
Se utilizaron ocho telescopios terrestres ubicados en todo el mundo para capturar la luz de Sgr A* a partir de 2017. Los investigadores recopilaron 3,5 petabytes de observaciones y las introdujeron en complejos algoritmos de procesamiento de imágenes que se ejecutan en supercomputadoras para construir la imagen. Los datos de estos telescopios deben compararse y procesarse cuidadosamente; los científicos deben tener en cuenta factores como la posición del instrumento y la rotación de la Tierra para construir una imagen directa y estable.
“La masa y la distancia del objeto se conocían con mucha precisión antes de nuestras observaciones”, dijo esta semana Luciano Rezzolla, profesor de Astrofísica Teórica en la Universidad Goethe de Frankfurt.
“Por lo tanto, utilizamos estas estrictas restricciones en el tamaño de la sombra para descartar otros objetos compactos, como estrellas bosónicas o agujeros de gusano, y concluimos que: ‘Lo que estamos viendo definitivamente parece un agujero negro'”.
Rezzolla dijo que construir la imagen de los telescopios es como tratar de formar una foto del pico de una montaña a partir de una serie de imágenes de lapso de tiempo; a medida que las nubes pasan y el Sol sale y se pone, el pico cambia de una toma a otra. El pico de la montaña en este caso es un agujero negro supermasivo que no solo está muy, muy lejos y es pequeño, sino que también es invisible.
Richard Anantua, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad de Texas en San Antonio, describió los algoritmos aplicados a las observaciones del telescopio. “Para convertir datos escasos en imágenes, utilizamos métodos establecidos como el algoritmo CLEAN para eliminar la función de dispersión de puntos del haz intrínseco al instrumento de observación”, dijo. El registro. “También confirmamos nuestras imágenes mediante métodos de máxima verosimilitud, incluidos los previos de suavidad, escasez y máxima entropía”.
Este código se ejecutó en varios grupos de supercomputadoras. “Hemos utilizado una amplia variedad de instalaciones informáticas de investigación, ambas conectadas a universidades afiliadas a EHT y otras instituciones. Algunas de las instalaciones utilizadas principalmente incluyen el Black Hole Cluster en la Universidad de Illinois Urbana-Champaigne y el Texas Advanced Computing Cluster y el Open Science Grid”, agregó.
Sgr A* se parece mucho a M87*, un agujero negro supermasivo de 6.500 millones de masas solares ubicado en la galaxia M87 a 50 millones de años luz de distancia. Los científicos consideran que ambas imágenes tomadas por la Colaboración EHT indican que todos los tipos de agujeros negros se parecen entre sí, independientemente de su tamaño, ya que se rigen por las leyes de la teoría general de la relatividad de Einstein.
“Ahora tenemos una imagen consistente que parece que la relatividad general está funcionando en ambos extremos de los agujeros negros supermasivos”, dijo Kazunori Akiyama, científico investigador del Observatorio Haystack del MIT.
Armados con estas imágenes, los astrónomos ahora pueden comparar ambos objetos para aprender más sobre los agujeros negros supermasivos y sus efectos. “Ahora estamos tratando con imágenes de una población de agujeros negros, por lo que estamos en condiciones de estudiar la demografía de los agujeros negros. Ambas imágenes tienen estructuras de anillos globales, pero solo M87* tiene un perfil asimétrico azimutal. Sgr A* tiene parches de coherencia flujo distribuido uniformemente por todo el anillo”, nos dijo Anantua.
Los Boffins de la Colaboración ETH tienen sus ojos puestos en varios agujeros negros supermasivos que creen que pueden obtener imágenes, como el posible objeto binario OJ 287, a 3.500 millones de años luz de distancia, dijo Anantua.
La investigación de la Colaboración ETH que detalla todo, desde la sombra, la masa y la forma de Sgr A* hasta cómo se tomó y procesó la imagen, se ha publicado en numerosas publicaciones académicas que se enumeran aquí. ®