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Hito de la astronomía a nivel mundial

Primera imagen real de un agujero negro, en la que han participado científicos de Granada

E+I+D+i - IndeGranada - Miércoles, 10 de Abril de 2019
Investigadores del IAA-CSIC, con sede en Granada, y el Radiotelescopio IRAM de Sierra Nevada, han formado parte de un telescopio de escala planetaria, formado por ocho telescopios de varios países, que han logrado captar la primera imagen real de un agujero negro.
Imagen del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87, a 55 millones de años luz.
IAA-CSIC
Imagen del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87, a 55 millones de años luz.

Astrónomos españoles del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), con sede en Granada, el Instituto Geográfico Nacional, el Instituto de Radioastronomía Milimétrica y la Universidad de Valencia han participado en la captación de la primera imagen de un agujero negro, un hito científico a nivel mundial. Este trabajo internacional supone un cambio de paradigma en las observaciones del agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia Messier 87. 

El Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT por sus siglas en inglés), un telescopio de escala planetaria, constituido por ocho radiotelescopios y forjado gracias a una colaboración internacional, fue diseñado con el objetivo de capturar las primeras imágenes de agujeros negros. En una serie de conferencias de prensa internacionales simultáneas celebradas miércoles, 10 de abril, por todo el planeta, investigadores del EHT han revelado que han tenido éxito y han mostrado la primera evidencia visual directa de un agujero negro supermasivo y de su sombra.

Este hito científico aparece anunciado en una serie de seis artículos científicos publicados este miércoles en una edición especial de la revista Astrophysical Journal Letters. La imagen muestra el agujero negro en el centro de Messier 87 (M87), una galaxia masiva situada en el cercano cúmulo de galaxias Virgo. Este agujero negro se encuentra a 55 millones de años luz de la Tierra y es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol.

El EHT conecta las señales de los radiotelescopios, repartidos por todo el planeta, para formar un telescopio virtual del tamaño de la Tierra con una sensibilidad y resolución sin precedentes. El EHT es el resultado de años de colaboración internacional y ofrece a los científicos una nueva forma de estudiar los objetos más extremos del Universo predichos por la relatividad general de Einstein, un siglo después del histórico experimento que confirmó esta teoría por primera vez.

“Hemos tomado la primera imagen de un agujero negro”, ha dicho el director del EHT, Sheperd S. Doeleman, del Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian (Estados Unidos). “Se trata de un hito histórico en astronomía obtenido por un equipo de más de 200 investigadores”, ha añadido.

Los agujeros negros son objetos cósmicos extraordinarios, de una enorme masa pero extremadamente compactos. La presencia de estos objetos afecta a su entorno de forma extrema, curvando el espaciotiempo y sobrecalentando cualquier material colindante.

“Cuando se encuentra inmerso en una región brillante, como un disco de gas incandescente, esperamos que un agujero negro genere una región oscura similar a la de una sombra, algo ya predicho por la relatividad general de Einstein que nunca habíamos visto hasta ahora”, ha explicado el director del consejo científico del EHT, Heino Falcke, de la Universidad de Radboud (Países Bajos). “Esta sombra, causada por la curvatura gravitacional y la absorción de luz por el horizonte de sucesos, revela mucho sobre la naturaleza de esos fascinantes objetos y nos ha permitido medir la colosal masa del agujero negro de M87”, ha explicado.

Múltiples observaciones independientes del EHT, analizadas cada una con distintos métodos de reconstrucción de imágenes, han revelado una estructura en forma de anillo con una región oscura central: la sombra del agujero negro.

“Una vez seguros de que habíamos captado la sombra, pudimos comparar nuestras observaciones con una amplia serie de simulaciones por ordenador que incluyen la física del espacio curvo, la materia sobrecalentada y los potentes campos magnéticos alrededor del agujero negro. Muchas de estas características de la imagen observada concuerdan sorprendentemente bien con nuestras predicciones teóricas”, destaca Paul T.P. Ho, miembro del consejo de EHT y director del East Asian Observatory. “Esto reafirma nuestra interpretación teórica de las observaciones, incluida la estimación de la masa del agujero negro”.

La creación del EHT ha supuesto un reto formidable, que requirió modernizar y conectar una red mundial de ocho telescopios ya existentes situados en zonas remotas a una gran altitud. Estas localizaciones incluyen volcanes en Hawái (Estados Unidos) y México, montañas en Arizona (Estados Unidos) y Sierra Nevada, el desierto chileno de Atacama y la Antártida.

Las observaciones del EHT emplean una técnica denominada interferometría de muy larga base (VLBI por sus siglas en inglés), la cual sincroniza telescopios por todo el mundo y aprovecha la rotación de la Tierra para formar un gigantesco telescopio virtual del tamaño de nuestro planeta. Observando a una longitud de onda de 1,3 milímetros y gracias a la técnica VLBI, el EHT alcanza una resolución angular de sólo 20 microsegundos de arco, suficiente para poder leer un periódico en Nueva York desde una cafetería en París.

Radiotelescopio IRAM de Sierra Nevada. wikipedia

Los telescopios que se han empleado para la obtención de estos resultados son: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), ambos en Chile; el telescopio IRAM 30 metros en Sierra Nevada; el James Clerk Maxwell Telescope, en Hawái (Estados Unidos); el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (México), el Submillimeter Array (Hawái), el Submillimeter Telescope, en Arizona (Estados Unidos), y el South Pole Telescope, en la Antártida.

La puesta en marcha del EHT y las observaciones que se han anunciado hoy suponen la culminación de décadas de trabajo observacional, técnico y teórico. Este ejemplo de trabajo en equipo global ha requerido una estrecha colaboración de investigadores de todo el mundo. Trece instituciones asociadas han trabajado para crear el EHT, empleando infraestructuras ya existentes y financiación extra obtenida de una gran variedad de agencias, entre las que se encuentran la US National Science Foundation (NSF), el European Research Council (ERC) y agencias financieras de Asia.

Varios astrónomos españoles han participado en este hito científico. José Luis Gómez, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), ubicado en el Zaidín, ha desarrollado uno de los tres algoritmos usados para la reconstrucción de las imágenes de la sombra del agujero negro en M87. Además, Gómez es uno de los coordinadores del artículo científico publicado ese miércoles, donde se presentan y analizan estas imágenes.

Instituto de Astrofísica de Andalucía, junto al Camino Bajo de Huétor. csic.es

Antxon Alberdi, director del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), lidera investigaciones sobre la formación de chorros relativistas a partir del acrecimiento en torno a agujeros negros supermasivos. Iván Martí-Vidal, del Instituto Geográfico Nacional (IGN), diseñó los algoritmos que permitieron combinar los datos de ALMA (el elemento más sensible del EHT) con el resto de radiotelescopios; es además coordinador del grupo de polarimetría (cuyo principal objetivo es estudiar el papel de los campos magnéticos en las proximidades del agujero negro).

Miguel Sánchez-Portal (director de IRAM-Granada), Salvador Sánchez e Ignacio Ruiz (ingenieros), y Pablo Torné (investigador) también del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM), y Rebecca Azulay (Universidad de Valencia) han participado en la configuración del equipamiento técnico y las observaciones desde el telescopio IRAM 30 metros en Sierra Nevada.

“El Telescopio Horizonte de Sucesos ha transformado nuestra visión de los agujeros negros de un concepto matemático a algo real que puede ser estudiado a través de repetidas observaciones astronómicas”, ha comentado Gómez.

“Hemos logrado algo que parecía simplemente imposible hace tan sólo una generación”, ha concluido Doeleman. “Los avances tecnológicos, la conexión entre los mejores radio telescopios del mundo, y el desarrollo de nuevos algoritmos nos han permitido abrir una ventana completamente nueva para el estudio de los agujeros negros y el horizonte de sucesos”.