La colaboración internacional Event Horizon Telescope (EHT) anunció ayer, día 12 de mayo de 2022, a las 14:30h (CET), que habían logrado captar la primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. El resultado proporciona la primera evidencia visual de que el objeto es realmente un agujero negro y aporta valiosas pistas sobre el funcionamiento de estos gigantes astronómicos que, se cree, gobiernan el centro de la mayoría de las galaxias. La imagen ha sido producida por el equipo investigador de EHT, utilizando las observaciones recogidas por una amplia red mundial de radiotelescopios que actúa como un telescopio virtual del tamaño del planeta Tierra.
A pesar de que no podemos ver el agujero negro en sí, pues son objetos astronómicos totalmente oscuros, el gas brillante que lo rodea muestra una característica reveladora: una región central oscura, llamada "sombra", rodeada por una estructura brillante en forma de anillo. La imagen capta la luz doblada por la poderosa gravedad del agujero negro, cuya masa es cuatro millones de veces la de nuestro Sol. Esta fotografía representa una visión largamente esperada del enorme objeto que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Los científicos ya habían visto estrellas orbitando alrededor de algo invisible, compacto y muy masivo en el centro de la Vía Láctea, lo que sugería fuertemente que este objeto, conocido como Sagitario A*, se tratase de un agujero negro, y la imagen revelada ayer proporciona una prueba abrumadora. Los resultados del equipo del EHT se publicaron ayer en un número especial de The Astrophysical Journal Letters.
"Nos sorprendió lo bien que coincidía el tamaño del anillo con las predicciones de la Teoría de la Relatividad General de Einstein", declaró el científico principal del proyecto EHT, Geoffrey Bower, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica de Taipei. "Estas observaciones sin precedentes han mejorado en gran medida nuestra comprensión de lo que ocurre en el centro mismo de nuestra galaxia y ofrecen nuevos conocimientos sobre cómo estos agujeros negros gigantes interactúan con su entorno".
Obtener una imagen de Sagitario A* no ha sido una tarea sencilla. Desde nuestra perspectiva, este agujero negro 'tiene' el mismo tamaño que tendría una rosquilla situada en la superficie de la Luna, pues se encuentra a unos 27.000 años luz de la Tierra. Para obtener imágenes de él, la comunidad investigadora creó el potente Event Horizon Telescope (EHT), que une ocho radiotelescopios distribuidos por todo el planeta. El EHT observó Sagitario A* varias noches recopilando datos durante numerosas horas seguidas, de forma similar al uso de un tiempo de exposición prolongado en una cámara fotográfica. Entre los radiotelescopios que forman el EHT, la antena IRAM de 30 metros situada en Sierra Nevada (Granada) ha jugado un papel esencial en las observaciones que han permitido obtener la primera imagen de nuestro agujero negro.
Este resultado no es el único hito de la colaboración EHT. En 2019, el equipo publicó la primera imagen jamás captada de un agujero negro, el objeto M87*, en el centro de la galaxia más lejana, Messier 87. Los dos agujeros negros se ven notablemente similares, a pesar de que el agujero negro de nuestra galaxia es más de mil veces más pequeño y menos masivo que M87*. "Tenemos dos tipos de galaxias completamente diferentes y dos masas de agujeros negros muy distintas, pero cerca del borde estos agujeros negros se ven asombrosamente similares", dice Sera Markoff, copresidente del Consejo Científico del EHT y profesor de astrofísica teórica en la Universidad de Ámsterdam. "Esto nos dice que la Relatividad General gobierna estos objetos de cerca, y cualquier diferencia que veamos a mayor distancia se debe a diferencias en el material que rodea los agujeros negros", señala Markoff.
Aunque Sagitario A* está mucho más cerca de nosotros, tomar una imagen suya ha supuesto un reto mucho más difícil que fotografiar M87*. Chi-kwan Chan, científico del EHT y miembro del Observatorio Steward, del Departamento de Astronomía y del Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Arizona, explica: "El gas en las proximidades de los agujeros negros se mueve a la misma velocidad -casi tan rápido como la luz- alrededor de Sgr A* y M87*. Sin embargo, mientras que el gas tarda entre días y semanas en orbitar alrededor de M87*, más grande, en Sagitario A*, mucho más pequeño, el gas completa una órbita en cuestión de minutos. Esto significa que el brillo y el patrón del gas alrededor de Sagitario A* cambiaban rápidamente mientras la colaboración EHT lo observaba, un poco como intentar tomar una foto clara de un cachorro que se persigue rápidamente la cola".
Nuevas y sofisticadas herramientas de observación para captar a Sagitario A*
Los investigadores tuvieron que desarrollar nuevas y sofisticadas herramientas que dieran cuenta del movimiento del gas alrededor de Sagitario A*. Mientras que M87* era un objetivo más fácil y estable, en el que casi todas las imágenes se veían igual, ese no era el caso de Sagitario A*. La imagen final del agujero negro Sagitario A* es un promedio de las diferentes imágenes que el equipo extrajo, revelando finalmente y por primera vez el gigante que reside en el centro de nuestra galaxia.
El esfuerzo ha sido posible gracias al ingenio y al trabajo de más de 300 investigadores de 80 institutos de todo el mundo, que juntos forman la colaboración EHT. Además de desarrollar complejas herramientas para superar los desafíos de la obtención de imágenes de Sagitario A*, el equipo trabajó rigurosamente durante cinco años, utilizando supercomputadoras para combinar y analizar sus datos, mientras compilaban una biblioteca de agujeros negros simulados para compararlos con las observaciones.
La comunidad científica está especialmente entusiasmada por tener por fin imágenes de dos agujeros negros de tamaños muy diferentes, lo que ofrece la oportunidad de entender cómo se comparan y contrastan. También han comenzado a utilizar los nuevos datos para probar teorías y modelos sobre el comportamiento del gas alrededor de los agujeros negros supermasivos. Este proceso aún no se comprende del todo, pero se cree que desempeña un papel clave en la formación y evolución de las galaxias.
"Ahora podemos estudiar las diferencias entre estos dos agujeros negros supermasivos para obtener nuevas y valiosas pistas sobre el funcionamiento de este importante proceso", afirma el científico del EHT Keiichi Asada, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica de Taipei. "Tenemos imágenes de dos agujeros negros, uno en el extremo grande y otro en el extremo pequeño de los agujeros negros supermasivos del Universo, por lo que podemos ir mucho más lejos que nunca en el análisis de cómo se comporta la gravedad en estos entornos extremos".
Los avances en el EHT continúan: una gran campaña de observación en marzo de 2022 incluyó más telescopios que nunca. La continua expansión de la red del EHT y las importantes actualizaciones tecnológicas permitirán a los científicos compartir imágenes aún más impresionantes, así como películas de agujeros negros en un futuro próximo.
Participación española en el hallazgo
Varios equipos de investigación españoles han tenido una contribución esencial en los resultados que presentó ayer el EHT. El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) ha co-liderado a nivel internacional los trabajos necesarios para la obtención de la primera imagen del agujero negro Sagitario A*, mientras que la Universidad de Valencia (UV) ha llevado a cabo una parte muy importante del análisis de los datos del EHT. Han participado en este hallazgo los investigadores José Luis Gómez, Antonio Fuentes, Rocco Lico, Guang-Yao Zhao, Ilje Cho, Thalia Traianou, y Antxon Alberdi, del IAA-CSIC; Iván Martí Vidal, Alejandro Mus, y Rebecca Azulay, de la UV; Miguel Sánchez Portal, Salvador Sánchez, Pablo Torné, Ignacio Ruiz, Santiago Navarro Fuentes, e Ioannis Myserlis, de IRAM.
