Agujero negro: cómo los privilegiados cielos de Atacama en Chile ayudaron a registrar la primera imagen
Desde Chile científicos internacionales revelaron detalles el 10 de abril de la primera foto del agujero negro que había mencionado Einstein en su teoría de la relatividad general.
La participación de Chile fue clave por contar con dos telescopios, ALMA y APEX, instalados en un lugar privilegiado por la claridad de los cielos y su clima árido en la planicie de Chajnantor, que se encuentra en Atacama a cinco mil metros sobre el nivel del mar.
Desde ahí se puede observar en directo el cielo Austral con una mejor vista a muchos objetos de importancia en la astronomía, como la Vía Láctea, nuestra galaxia vecina, la Nube de Magallanes y el agujero negro de la galaxia elíptica Messier 87, conocida también como Galaxia Virgo A o NGC 4486.
“Los cielos no solamente son privilegiados por la cantidad de noches despejadas. Aquí el tema es que además la atmósfera es muy estable, porque la turbulencia suele ser muy baja y las condiciones no cambian mucho, entonces eso favorece la realización de este trabajo”, dijo años atrás Eduardo Unda, director de la Unidad Astronómica de la Universidad de Antofagasta, al norte de Chile, al medio Emol. «Eso es muy importante para la visibilidad».
Desde remotas distancias del Universo la luz logra viajar «casi sin tener perturbaciones en el espacio, pero en este último tramo, en el planeta Tierra, la observación se echa a perder porque la atmósfera introduce muchas distorsiones”, dice Unda, y esto se resuelve con los telescopios en lo alto del Atacama.
Por su luminosidad y gran tamaño, la galaxia M87 es fácil de ver con telescopios de aficionados en el centro del cúmulo de Virgo, pero observar el agujero negro en su interior ha sido un reto para los astrónomos, además está rodeado de gases de la galaxia misma, que dificultaban la visibilidad.
Con el telescopio ALMA se sincronizaron otros 7 telescopios del mundo, incluyendo en volcanes de Hawái y México, en las montañas de Arizona y Sierra Nevada en España además de la Antártida.para formar entre todos el Telescopio de Horizonte de Sucesos (EHT, Event Horizon Telescope), y así poder ver lo que no se podía ver individualmente. Juntos crearon en la práctica un telescopio gigantesco, del tamaño de la Tierra, el que finalmente logró la fotografía.
«Gracias a esta posición privilegiada del observatorio en Chile (en Atacama), podemos combinar la señal que proviene de todos los otros telescopios, y gracias a la posición central y su sensibilidad”, dijo la Dra. Violeta Impellizer, durante la presentación del 10 de abril de la primera foto, en una conferencia de prensa internacional organizada por el Observatorio Europeo Austral (ESO) y Event Horizont Telescope (EHT).
“Durante la correlación se puede identificar la señal común de que todos los telescopios juntos, lo que llamamos cajas, y sincronizamos esa señal de manera que la imagen final del telescopio, la resolución corresponda a un telescopio que sea tan grande como toda la Tierra, y que sea increíble, sobre todo en esta frecuencia”, agregño la astrónoma.
Los telescopios entonces apuntaron todos juntos al agujero negro de la galaxia M87 que reside a unos 54 millones de años luz de la Tierra y tiene una masa casi inimaginable de 6.500 millones de veces la del Sol.
Observaron por primera vez la imagen del agujero invisible cuyo borde visible gira a la velocidad de la luz dentro de la M87.
Se determinó que el radio del agujero negro, es cuatro veces la órbita de Neptuno, y toda la imagen que se ve es tan grande como nuestra heliosfera, dijo el Dr. Geoiffrey Crew, al referirse al nuestro Sistema planetario completo más la Nube de Oort que está a su alrededor.
“Eso es lo grande que es esa cosa. Pero, va a la velocidad de la luz, por lo que el circuito, en lugar de tomar cientos de años o incluso miles de años, es de unos días”, agregó el científico.
“Los agujeros negros son objetos cósmicos extraordinarios con enormes masas pero con tamaños extremadamente compactos. La presencia de estos objetos afecta a su entorno de maneras extremas, deformando el espacio-tiempo y sobrecalentando cualquier material circundante”, señaló el equipo de astrónomos al hacer la presentación.
Esos cambios a su alrededor es lo que presentaron los astrónomos, donde al medio se ve el vacío. A su alrededor el disco de acreción donde se va acumulando energía que llega por atracción.
“Si está inmerso en una región brillante, como un disco de gas que refulge intensamente, podemos esperar que un agujero negro cree una región oscura similar a una sombra, algo predicho por la relatividad general de Einstein que nunca habíamos visto antes”, explicó el Presidente del Consejo Científico del EHT, Heino Falcke, de la Universidad de Radboud, en Países Bajos.
Los astrónomos de ALMA más los astrónomos de los restantes telescopios trabajaron al unísono por varios días observando el giro del agujero negro de M87. Eligieron esta galaxia porque el agujero de la vía Láctea, que es más pequeño tarda tan solo horas en finalizar un giro, y es más difícil sincronizar en tan pocos instantes y trabajo de múltiples países.
Cuando captaron la imagen de la sombra, el equipo de astrofísicos comparar la imagen con las proyecciones teóricas hechas antes.
Jordy Davelaar et al./Radboud University/BlackHoleCam a través de ESO)
“Muchas de las estructuras en la imagen coinciden sorprendentemente bien con la predicción teórica”, comenta el miembro del Consejo del EHT, Paul T.P. Ho, Director del Observatorio de Asia del Este. “Esto nos permite confiar en la interpretación de nuestras observaciones, incluyendo la estimación de la masa del agujero negro”.
Las observaciones del EHT utilizaron una técnica llamada interferometría de muy larga base (VLBI, Very-Long-Baseline Interferometry) que sincroniza los telescopios ubicados en instalaciones de todo el mundo y explota la rotación de nuestro planeta para formar un enorme telescopio del tamaño de la Tierra, observando en una longitud de onda de 1,3 mm.
Los límites del agujero negro, horizonte de eventos, es alrededor 2.5x inferior a la sombra que proyecta, midiendo unos 40mil millones de Kms Este anillo es tan solo 40 miliarcosegundos de ancho lo que equivale a medir el largo de una tarjeta de crédito en la Luna desde la Tierra pic.twitter.com/GoNkE1uadp
— Observatorio ALMA (@ALMAObs_esp) 10 de abril de 2019
“VLBI permite al EHT alcanzar una resolución angular de 20 microsegundos de arco, suficiente para leer un periódico en Nueva York desde un café de París”, destaca ESO.
Xxavier Barcons, Director del Observatorio Europeo Austral (ESO) celebró el descubrimiento.
Excellent scientists need excellent infrastructures for excellent results
EU R&I invested €30M over 15 years to develop @RadioNet_EU telescopes that let us see 1st ever image of a #RealBlackHole, proving Einstein’s #TheoryofRelativity @ehtelescope #InvestEUresearch #erc pic.twitter.com/EpqXmHYpJ4— Carlos Moedas (@Moedas) April 10, 2019
«Un astrónomo como yo que ha dedicado prácticamente toda mi carrera a la búsqueda de agujeros negros gigantes en el centro de las galaxias utilizando otros tipos de técnicas, y ser capaz de llegar hoy para ver realmente un agujero negro, de hecho uno de el más grande que conocemos en el universo, y para ver una imagen tan clara y nítida de la sombra del agujero negro, es realmente un día muy, muy emotivo para mí, y espero que muchos de mis colegas”, dijo Barcons.
Estos son los vídeos difundidos por el equipo del conjunto de los ocho telescopios internacionales, Event Horizont telescope EHT, que revelan la actividad del agujero negro:
Una vista del disco de acreción girando:
La primera imagen de la galaxia M87 y el chorro lanzado por el agujero negro en una imagen de la NASA y la agencia Espacial Europea:
El ALMA del proyecto EHT
ALMA es un conjunto de múltiples telescopios que juntos general una imagen de mayor resolución de la luz invisible a los ojos, la cual es emitida naturalmente por el Universo en ondas largas generadas por el llamado “Universo frío”, que no es captado por los telescopios ópticos.
“El vapor de agua existente en la atmósfera absorbe estas ondas, dificultando su captación en la Tierra. Es por ello que las antenas de ALMA fueron ubicadas en una de las zonas más áridas del mundo: el desierto de Atacama. Debido a su sequedad, gran altitud, pocas nubes y escasez de contaminación lumínica y de interferencia de radio de las ciudades, este desierto es uno de los mejores lugares en el mundo para llevar a cabo observaciones astronómicas”, dice el equipo¡.
De acuerdo al equip de ALMA, el sitio está ubicado aproximadamente a 30° latitud sur, cercado por dos cadenas de montañas: la cordillera de los Andes por el este y la cordillera de Domeyko por el oeste; cubriendo un área de 181.300 km cuadrados.
«Con más de 20 millones de años, este territorio se compone de cuencas de sal, arena y flujos de lava, siendo su sector más seco el situado al sur del río Loa, al oeste de la cordillera Domeyko y cercano a la comuna de San Pedro de Atacama y al pueblo de Toconao, área donde se ubica ALMA. Cabe destacar que la corriente marina fría de Humboldt y el anticiclón del Pacífico son esenciales para mantener este clima seco», dice ALMA.
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