El agujero negro y su fotografía

Desde ayer estamos siendo bombardeados por la información de que un agujero negro ha sido fotografiado por primera vez. Y eso da pie para hablar del tema, aunque les recuerdo que yo estoy muy lejos de ser astrónoma.

Mi conocimiento se reduce a la necesaria información que todos los geólogos tenemos que indagar para comprender a la Tierra como una parte muy pequeña de un sistema muchísimo más complejo y que la afecta continuamente de muchas maneras, algunas de las cuales ya hemos visto, y otras muchas más, que veremos con profundidad creciente, a lo largo de estos encuentros nuestros.

No es ésta la primera vez que hago mención a los agujeros negros, ya aludí a ellos en el post en el que les expliqué las características del Sol.  Pero hablemos ahora bastante más.

¿De qué se trata la fotografía que hoy es noticia?

Este miércoles 10 de abril, el mundo se  vio sorprendido por la presentación de la que está llamada a convertirse en  una imagen histórica: la primera fotografía obtenida de un agujero negro masivo. La importancia del hecho implicó que se realizaran seis conferencias de prensa, todas simultáneas, a las 13:00 GMT, en Bélgica, Santiago de Chile, Shanghái, Tokio, Taipei y Washington D.C.

Esto fue así porque los agujeros negros no pueden distinguirse, precisamente por su absorción de la luz, lo que los convierte en invisibles sobre el fondo también negro del espacio cósmico. Su detección se debe a los efectos sobre el espacio que los rodea; pero para obtener la imagen que ahora se ha dado a conocer, debieron trabajar en cooperación, al menos ocho telescopios en red a lo largo del mundo, los cuales en su conjunto, generan un gran telescopio virtual.

Se trata del sistema interconectado denominado Event Horizon Telescope, (EHT) que traducido significa Telescopio del Horizonte de Eventos. Aclaremos que el Horizonte de Eventos es la parte del espacio que rodea a distancia al agujero negro. Es el último límite en el que puede percibirse ópticamente algún objeto o suceso, y más allá del cual reina la más absoluta oscuridad.

Una vez dicho todo esto, podrán entender por qué, en realidad la fotografía inicial se obtuvo hace casi dos años, pero su tratamiento y análisis requirieron todo este tiempo antes de poder liberarla finalmente de manera comprensible para el público no especializado.

¿Cuál es y dónde se encuentra el agujero negro fotografiado?

La imagen divulgada en esta ocasión corresponde a un agujero negro masivo, localizado en la constelación de Virgo, en el centro de la galaxia M87, distante unos 55 millones de años luz de la Vía Láctea. Su tamaño estimado es de unas 3.000.000 de veces la de la Tierra.

¿Qué es un agujero negro?

Si bien los agujeros negros ya fueron imaginados en 1783 por el geólogo (sí, un geólogo, no un astrónomo) inglés John Michel, no fueron tomados seriamente sino hasta que encontraron un lugar en la formuación de la Teoría de la Relatividad de Einstein, más de cien años más tarde. La existencia de estos objetos superdensos se fue confirmando por diferentes indicios y pruebas, hasta la contundente imagen que hoy discutimos.

Un agujero negro​ es en definitiva una región limitada del espacio en el que se concentra tanta masa de alta densidad, que se llega a generar un campo gravitatorio sumamente intenso. Ninguna partícula material, ni siquiera la luz (tal como la entiende la teoría corpuscular), puede escapar de ella.  Ésa es precisamente la razón por la cual esas porciones del espacio se conocen como agujeros negros.

Si bien por algún tiempo se pensó que tampoco había en ellos radiaciones salientes, Stephen Hawking en la década de 1970, a la luz de la mecánica cuántica señaló que eran capaces de emitirlas, aunque no fueran visibles.

¿Cómo se produce un agujero negro?

Las estrellas- como nuestro Sol, por ejemplo- producen energía por la fusión de átomos de hidrógeno (H) que generan helio (He). Pero esas reacciones químicas continúan con la transformación de He en carbono (C), oxígeno (O) y finalmente hierro (Fe).

El Fe como ya sabemos, tiene alta densidad, y el aumento de la misma es compensado en las estrellas por una dilatación provocada por la repulsión entre las capas electrónicas de los átomos, que intenta equilibrar el aumento de la fuerza de la gravedad.

Estrellas pequeñas como el Sol siguen caminos diferentes en la evolución, (como ya he señalado en el post que he linkeado más arriba) pero cuando la masa inicial de una estrella es mucho más elevada, la repulsión atómica es insuficiente (lo que sucede cuando se traspone el límite de Chandrasekar), y se genera una estrella de neutrones, una nova, una supernova, o una enana blanca, según sean  los diversos factores intervinientes.

Con una masa estelar inicialmente mucho mayor aún, se supera otro límite, el TOV, de Tolman-Oppenheimer-Volkof, sobrepasado el cual ninguna fuerza conocida podría detener el colapso gravitacional, que continúa hasta concentrar toda la masa en un punto de densidad casi infinita que es precisamente un agujero negro.

¿Qué efectos tiene la presencia de un agujero negro?

La gravedad de un agujero negro, produce una deformación o curvatura en el continuo espacio-tiempo, que se conoce como singularidad del espacio, cuyo límite es el Horizonte de Eventos que mencionamos más arriba, y que es también la mínima distancia segura a la que los cuerpos pueden orbitar sin ser “absorbidos” por el agujero negro.

En el centro de la mayoría de las galaxias, hay agujeros negros supermasivos. En nuestra Vía Láctea, se encuentra el denominado Sagitario A.

Mucho se ha especulado también sobre la posibilidad de que los agujeros negros conectaran espacios distintos del universo, a través de lo que se ha dado en llamar “agujeros de gusano”, pero por el momento no hay fundamentos suficientes para confirmar tales afirmaciones.

¿Qué pasos siguen ahora?

Obviamente, ahora se enfocan todos los esfuerzos en nuestro Sagitario A, que es el siguiente objetivo a fotografiar, y se continúa buscando relacionar lo observado, con lo predicho en las ecuaciones y formulaciones de la teoría de Einstein, de modo de ratificarlas o rectificarlas en caso de ser necesario.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post vino en una newsletter por mail, pero no conozco al autor.

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