Así es el agujero negro del centro de nuestra galaxia

Hoy era el gran día en el que se daría a conocer la segunda gran noticia relacionada con el EHT. Recuerden, la primera fue aquella primera imagen de un agujero negro, aquél que está situado en el centro de la galaxia M87. La pudimos ver en abril de 2019. Hoy se ha dado esa segunda noticia mediante una serie de conferencias de prensa simultáneas en todo el mundo. Como era de esperar para muchos, un equipo internacional de científicos ha desvelado la primera imagen del agujero negro del centro de nuestra galaxia, que como ya sabíamos, es de tipo supermasivo.

Este nuevo resultado nos ofrece una serie de evidencias de que se trata de uno de estos objetos gigantes y que, además, aporta nuevos datos que ayudan a comprender el funcionamiento de estos cuerpos situados en la mayoría de las galaxias. Tras todos los datos recopilados se encuentra una imagen, que ha sido producida por un equipo denominado Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration.

Sin mayores esperas, aquí les muestro el aspecto del agujero negro del centro de nuestra galaxia. Además de esta imagen, todos los datos que han permitido obtenerla, se pueden encontrar en una serie de artículos científicos que podrán encontrar en las referencias y que han sido publicados en un número especial de la revista The Astrophysical Journal Letters:

agujero negro del centro de nuestra galaxia
Imagen de Sgr A*, el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia || Créditos: EHT Collaboration (Ampliar).

Ponerle cara a un descubrimiento de hace años

La imagen muestra el aspecto de la sombra del agujero negro de nuestra galaxia. Un objeto que, como digo, es enorme. Aunque al compararlo con el agujero negro de la galaxia M87, el de nuestra galaxia resulta minúsculo a su lado. La observación de este agujero negro no está relacionado con su descubrimiento, ya que desde hace años se sabe de su existencia. La comunidad científica ha estudiado estrellas orbitando el centro de nuestra galaxia. El movimiento de estas estrellas anunciaba la presencia de algo enormemente masivo en el centro de nuestra galaxia: un agujero negro supermasivo bautizado como Sagitario A* o, simplemente Sgr A*. Hoy, por fin, hemos podido ver su aspecto.

Como ocurría con M87*, en la imagen de Sgr A* no podemos ver el agujero negro en sí porque es un cuerpo completamente oscuro. Si la región brillante la comparamos con una rosquilla, el hueco se correspondería con la sombra del agujero negro. La rosquilla como tal, es decir, la parte brillante de la imagen es gas sobrecalentado que brilla en prácticamente todas las bandas del espectro. Como dato del agujero negro del centro de nuestra galaxia, tiene una masa de cuatro millones de veces la de nuestro Sol. Puede parecer mucho, que lo es, pero es tremendamente poco si lo comparamos con el agujero negro supermasivo de M87*, cuya equivalencia sería de entre 3.300 y 6.200 millones de veces la masa del Sol (Gebhardt, 2011; Walsh, 2013).

El agujero negro del centro de nuestra galaxia comparado con M87*

Geoffrey Bower, científico en el Institute of Astronomy and Astrophysics y en la Universidad de Hawaii, ambos en Estados Unidos, declara que «lo sorprendente es lo bien que coincide el tamaño del anillo con las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein». Como los datos coinciden con las versiones teóricas del hallazgo, supone un gran avance para conocer lo que ocurre en el mismo centro de nuestra galaxia además de saber con una mayor certeza cómo estos enormes objetos interactúan con su entorno.

Volviendo al símil de la rosquilla, el hueco tiene un gran tamaño, mucho más grande que el Sol. Sin embargo, vuelve a resultar minúsculo si lo comparamos con el del agujero negro M87*. Si bien es cierto que el diámetro del hueco de Sgr A* viene a ser la quinta parte del diámetro de la órbita del planeta Mercurio, el equivalente en M87* es unas tres veces el diámetro de la órbita de Plutón. En la imagen de abajo se puede ver claramente esta comparativa:

comparación agujeros negros
Comparación del tamaño de los agujeros negros supermasivos M87* y Sgr A* || Créditos: EHT collaboration (Agradecimientos: Lia Medeiros, xkcd) (Ampliar).

Seguimos con la rosquilla

El agujero negro del centro de nuestra galaxia está situado a unos 27.000 años luz de la Tierra. Eso es una distancia tremendamente larga, aunque tremendamente cercana si lo comparamos con los 53,49 millones de años luz que se encuentra M87*. Para poner el contexto el tamaño que el agujero negro Sgr A* tiene en el cielo, imagínense una rosquilla como las que pueden comprar en cualquier panadería. Ahora, sitúen esa rosquilla en la superficie de la Luna. ¿Se imaginan el tamaño de la rosquilla vista desde la Tierra? Ese sería el tamaño aparente que podría tener este agujero negro. Para lograr fotografiarlo, el equipo del EHT utilizó una red de ocho observatorios radioastronómicos con el fin de crear un telescopio virtual del tamaño de nuestro planeta.

Entre ellos se encuentran ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) en Atacama (Chile), IRAM (Instituto de Radioastronomía Milimétrica) de 30 metros en Pico Veleta (España) o el SPT (South Pole Telescope) en la Antártida. Con todo el equipamiento, el EHT observó Sgr A* durante varias noches y así lograron recopilar muchas horas de observación consecutivas.

Similares en forma, distintos en tamaño

Como pueden ver en la imagen de arriba, los agujeros negros supermasivos M87* y Sgr A* tienen un aspecto bastante similar en escala. En tamaño, ya hemos visto que uno es descomunal frente al otro. Esta similitud la pone de manifiesto Sera Markoff, vicepresidenta del Consejo Científico del EHT y profesora de Astrofísica Teórica en la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos). «Tenemos dos tipos de galaxias completamente diferentes y dos masas de agujeros negros muy distintas, pero cerca del borde de estos agujeros negros, los dos son asombrosamente similares. Esto nos dice que la Relatividad General es la que gobierna estos objetos a pequeña escala, y cualquier diferencia que veamos a escalas mayores ha de venir por diferencias en el material que rodea a los agujeros negros».

Más difícil de fotografiar

Sabemos que Sgr A* está mucho más cerca de nosotros que M87*, y lo lógico sería pensar que resultaría más fácil fotografiar el agujero negro del centro de nuestra galaxia que el que existe en M87. Sin embargo, aquí el tamaño importa, y en este caso, el hecho de que Sgr A* sea más pequeño lo hace más difícil de fotografiar. Lo explica Chi-Kwan Chan del Observatorio Steward perteneciente al Departamento de Astronomía y al Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Arizona (Estados Unidos).

agujero negro del centro de nuestra galaxia
Arriba: imagen promedio que muestra el aspecto de Sgr A*. Abajo: cuatro imágenes promedio resultantes de combinar datos de características similares. Las barras muestran el número relativo de imágenes utilizadas de cada grupo para componer la imagen final || Créditos: EHT Collaboration (Ampliar).

Este trabajo ha sido bastante más difícil que el de M87*, a pesar de que Sgr A* está mucho más cerca de nosotros. El científico del EHT, Chi-kwan (‘CK’) Chan, del Observatorio Steward, del Departamento de Astronomía y del Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Arizona (Estados Unidos), explica. «El gas que hay en las proximidades de los agujeros negros se mueve a la misma velocidad, casi tan rápido como la luz, alrededor tanto de de Sgr A* como de M87*. El gas tarda entre días y semanas en orbitar alrededor de M87*, mientras que en Sgr A* completa una órbita en cuestión de minutos. Esto significa que el brillo y la configuración del gas que había alrededor de Sgr A* estaba cambiando rápidamente mientras era observado por el EHT». Por eso, las imágenes de Sgr A* en un primer momento salieron borrosas.

Para ello tuvieron que desarrollarse nuevas y sofisticadas herramientas para tener en cuenta y predecir los movimientos del gas alrededor de Sgr A*. Así, la imagen del agujero negro Sgr A* es un promedio de diferentes imágenes obtenidas. Con el resultado obtenido, por fin se ha podido revelar el gigantesco agujero negro que acecha en el centro de nuestra galaxia.

Artículos científicos principales

Akiyama, K. et al (2022-a). First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole in the Center of the Milky Way. The Astrophysical Journal Letters, 930, iss. 2, L12. DOI: 10.3847/2041-8213/ac6674 (Ver) (PDF).

Akiyama, K. et al (2022-b). First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. II. EHT and Multiwavelength Observations, Data Processing, and Calibration. The Astrophysical Journal Letters, 930, iss. 2, L13. DOI: 10.3847/2041-8213/ac6675 (Ver) (PDF).

Akiyama, K. et al (2022-c). First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. III. Imaging of the Galactic Center Supermassive Black Hole. The Astrophysical Journal Letters, 930, iss. 2, L14. DOI: 10.3847/2041-8213/ac6429 (Ver) (PDF).

Akiyama, K. et al (2022-d). First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. IV. Variability, Morphology, and Black Hole Mass. The Astrophysical Journal Letters, 930, iss. 2, L15. DOI: 10.3847/2041-8213/ac6736 (Ver) (PDF).

Akiyama, K. et al (2022-e). First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. V. Testing Astrophysical Models of the Galactic Center Black Hole. The Astrophysical Journal Letters, 930, iss. 2, L16. DOI: 10.3847/2041-8213/ac6672 (Ver) (PDF).

Akiyama, K. et al (2022-f). First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VI. Testing the Black Hole Metric. The Astrophysical Journal Letters, 930, iss. 2, L17. DOI: 10.3847/2041-8213/ac6756 (Ver) (PDF).

Artículos científicos relacionados

Broderick, A. et al (2022). Characterizing and Mitigating Intraday Variability: Reconstructing Source Structure in Accreting Black Holes with mm-VLBI. The Astrophysical Journal Letters, 930, iss. 2, L21. DOI: 10.3847/2041-8213/ac6584 (Ver) (PDF).

Farah, J. et al (2022). Selective Dynamical Imaging of Interferometric Data. The Astrophysical Journal Letters, 930, iss. 2, L18. DOI: 10.3847/2041-8213/ac6615 (Ver) (PDF).

Georgiev, B. et al (2022). A Universal Power-law Prescription for Variability from Synthetic Images of Black Hole Accretion Flows. The Astrophysical Journal Letters, 930, iss. 2, L20. DOI: 10.3847/2041-8213/ac65eb (Ver) (PDF).

Gebhardt, K. et al (2011). The Black Hole Mass in M87 from GEMINI/NIFS Adaptative Optics Observations. The Astrophysical Journal, 729, iss. 2, 119. DOI: 10.1088/0004-637X/729/2/119 (Ver) (PDF).

Walsh, J. et al (2013). The M87 Black Hole Mass from Gas-Dynamical Models of Space Telescope Imaging Spectrograph Observations*. The Astrophysical Journal, 770, iss. 2, 86. DOI: 10.1088/0004-637X/770/2/86 (Ver) (PDF).

Wielgus, M. et al (2022). Millimeter Light Curves of Sagittarius A* Observed during the 2017 Event Horizon Telescope Campaignrometric Data. The Astrophysical Journal Letters, 930, iss. 2, L19. DOI: 10.3847/2041-8213/ac6428 (Ver) (PDF).

Referencias

  • «Astronomers reveal first image of the black hole at the heart of our galaxy». ESO Science release, eso2208-eht-mw (Ver).
  • «Astrónomos revelan la primera imagen del agujero negro en el corazón de nuestra galaxia». ESO Comunicado científico, eso2208-eht-mwes (Ver).

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