M87*: el fascinante parpadeo del primer agujero negro del que se tiene imagen

Cuando los científicos presentaron la primera imagen de un agujero negro el año pasado, fue calificado como un avance extraordinario.

Ahora, tras reevaluar algunos de los datos de las imágenes que fueron tomando en los años previos a esa foto histórica, los investigadores nos dan algunas perspectivas nuevas sobre el objeto conocido como M87*, que tiene la monstruosa masa de 6.500 millones de soles.

Uno de los datos descubiertos es que el brillo del agujero negro parpadea con el tiempo.

Esto es probablemente como resultado de que M87* tritura y consume materia cercana atrapada en el feroz tirón de su gravedad.

La materia, calentada a miles de millones de grados, se retuerce y gira a través de lo que son campos magnéticos intensos. Y mientras lo hace, la región de brillo que se ve en el anillo de gas circundante del agujero negro parece temblar.

“Lo que vemos es el flujo de materia girando y finalmente cayendo sobre el horizonte de eventos, pero esta materia, este flujo de plasma, de gas, es muy turbulento”, explica Maciek Wielgus, astrónomo de la Universidad de Harvard, EE.UU.

“Esperábamos esta turbulencia. Hay lo que se llama una inestabilidad magneto-rotacional rodando sobre esta turbulencia. Y por esa razón, hay algo de estocasticidad (aleatoriedad en el comportamiento); parece que se forman gotas de brillo en diferentes lugares”, le dijo a la BBC.

“Observatorio virtual”

La imagen histórica de M87*, publicada en abril de 2019, fue capturada por el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés).

Este es un “observatorio virtual”. Conecta una serie de ocho receptores de radio, desde el Polo Sur hasta Hawái, en América y Europa, para imitar la resolución que se obtendría con un solo telescopio del tamaño de la Tierra.

Los astrónomos describen la resolución alcanzada como 42 microsegundos de arco. Esta es una agudeza de visión que equivale a “poder ver un juego de billar en la Luna, poder seguir el movimiento de las bolas”, comparó Wielgus.

Y es lo que necesitas si deseas una vista detallada de un objeto, incluso uno tan grande como M87*, que se encuentra a 53 millones de años luz (aproximadamente 500 millones de billones de kilómetros) de distancia.

Lo que vimos el año pasado en los diarios, sitios web y pantallas de televisión fue un elemento en forma de rosca que es el disco de acreción, un anillo de gas sobrecalentado que gira alrededor de una región central oscura donde se espera que resida el agujero negro.

La imagen surgió a partir de una semana de observaciones conjuntas realizadas por la matriz EHT, seguida de un largo período de procesamiento y análisis por computadora.

Pero, por supuesto, para llegar a ese momento se necesitaron muchos años de preparación, de prueba y error, y con menos receptores de radio que en la configuración final del EHT.

Y son los datos de todas las sesiones de práctica, que se remontan a 2009, los que Wielgus y sus colegas ahora revisaron y describieron en un artículo publicado en The Astrophysical Journal.

Lo que han hecho esencialmente es volver a evaluar ese material de archivo en función de todo lo que aprendieron al producir la imagen final de 2019.

¿Qué es un agujero negro?

• Un agujero negro es una región del espacio donde la materia ha colapsado sobre sí misma.
• La atracción gravitacional es tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar.
• Los agujeros negros surgen de la desaparición explosiva de ciertas estrellas grandes.
• Pero algunos son verdaderamente gigantescos y tienen miles de millones de veces la masa de nuestro Sol.
• Se desconoce cómo se formaron estos monstruos, que se encuentran en los centros de las galaxias.
• Los agujeros negros se detectan por la forma en que influyen en su entorno.

Los investigadores no pueden presentar imágenes completas de los datos antiguos, pero al usar modelos pueden extraer detalles para confirmar ciertas características y comportamientos en M87* que deberían haber estado presentes durante esos años anteriores.

“Ninguno de los períodos de datos más antiguos fue tan bueno como este (de la imagen de 2019)”, dijo el profesor Anton Zensus, director del Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Alemania, y presidente fundador del EHT.

“Pero todos ellos se pueden ver, sabiendo que hay una estructura de anillo subyacente allí. Y si has restringido las condiciones iniciales para mirar estos datos, entonces esa estructura de anillo es realmente evidente en todas estas sesiones que se remontan a 2009. Así, la importancia de esto es que confirmamos el resultado [de 2019] al observar los datos más antiguos“, concluye.

Reconocer una posición cambiante de brillo en el disco de acreción de M87* es uno de los resultados de la investigación.

Otro es simplemente la confirmación de la constancia del diámetro de esta estructura de anillo y, por lo tanto, del diámetro del agujero negro en sí, o más propiamente de su horizonte de eventos: la zona dentro de la cual la velocidad necesaria para escapar de la fuerza de gravedad excede incluso la velocidad de la luz.

Para M87*, esta “superficie” tiene unos 40,000 millones de km de ancho. Piensa en una región del espacio de aproximadamente el doble del tamaño de nuestro Sistema Solar.

Otra cosa que ofrece esta investigación es que nos da una idea de la capacidad futura del EHT.

De ello se deduce que si se compilan muchos años de datos juntos, debería ser posible hacer películas de la actividad en las proximidades de los agujeros negros.

Pero esto requerirá que se incorporen más receptores de radio a la matriz EHT y que se extiendan los períodos de observación.

Por el momento, el EHT solo funciona unos pocos días al año a fines de marzo o principios de abril, porque esta es la época del año en que las condiciones meteorológicas de observación suelen ser buenas en todas las diferentes estaciones de radio de todo el mundo.

Ahora puedes recibir notificaciones de BBC Mundo. Descarga la nueva versión de nuestra app y actívalas para no perderte nuestro mejor contenido.

• ¿Ya conoces nuestro canal de YouTube? ¡Suscríbete!