La Tierra ve la primera imagen de un agujero negro
El mundo está viendo la primera imagen de un agujero negro el miércoles, cuando un equipo internacional de investigadores del proyecto Event Horizon Telescope lanzó su mirada al agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87 (M87). La imagen muestra un disco oscuro «delineado por la emisión de un gas caliente que gira alrededor de él bajo la influencia de una fuerte gravedad cerca de su horizonte de eventos», dijo el consorcio.
«Como astrofísico, este es un día emocionante para mí», dijo la Directora de la Fundación Nacional de Ciencias, Francia A. Córdova.
El enorme agujero negro está a unos 55 millones de años luz de la Tierra en el cúmulo de galaxias de Virgo, con una masa aproximadamente 6,5 mil millones de veces la de nuestro Sol.
«Estamos encantados de poder informarles hoy de que hemos visto lo que pensábamos que no se veía. Hemos visto y tomado una foto de un agujero negro», dijo el Director de EHT, Shep Doeleman, de la Universidad de Harvard.
Los investigadores del proyecto Event Horizon Telescope dicen que fueron capaces de crear una imagen de un agujero negro utilizando una red de ocho radiotelescopios para crear «un plato de telescopio virtual tan grande como la Tierra» , dice la Fundación Nacional de Ciencia .
El avance, dijo Doeleman, se produjo después de una década de trabajo para alinear las innumerables partes de trabajo del proyecto y obtener la mayor resolución posible de la superficie de la Tierra. Finalmente, en abril de 2017, dijo, «todos los platos en el Telescopio Horizon del Evento giraron, giraron y miraron» al centro de M87. De esos datos surgió la imagen que fue lanzada el miércoles.
Córdova y Doeleman lideraron una conferencia de prensa en Washington, DC, para discutir el hallazgo del equipo, en un proceso sincronizado que se llevó a cabo simultáneamente en cuatro continentes, mientras los investigadores realizaban conferencias de prensa para compartir noticias de lo que están llamando «un resultado innovador».
«Probablemente haya visto muchas, muchas imágenes de agujeros negros antes», dijo Heino Falcke, un profesor de los Países Bajos que preside el Consejo Científico de EHT. «Pero todas fueron simulaciones o animaciones. Y esta [imagen] es preciosa para todos nosotros, porque esta es finalmente real».
Al señalar la pantalla en la conferencia de prensa del Consejo Europeo de Investigación en Bruselas, Falcke dijo que la imagen tan buscada «parece un anillo de fuego. Y en realidad es creada por la fuerza de la gravedad, por la deformación del espacio-tiempo, donde la luz realmente gira alrededor del agujero negro, casi en un círculo «.
Al describir la imagen en Washington, Doeleman dijo: «El parche brillante en el sur … nos dice que el material que se mueve alrededor del agujero negro se está moviendo a velocidades de luz, lo que también es consistente con nuestras simulaciones y predicciones» basadas en las teorías de Albert Einstein.
En cuanto a sus implicaciones más amplias, Doeleman dijo que al capturar la imagen de un agujero negro súper masivo en el núcleo de una galaxia brillante, «Ahora sabemos claramente que los agujeros negros impulsan una estructura a gran escala en el universo».
«Al igual que con todos los grandes descubrimientos, esto es solo el comienzo», agregó, prediciendo que la imagen abriría nuevas vías para el estudio y la investigación.
El agujero negro recién fotografiado tiene unos 100 mil millones de kilómetros de diámetro. Pero a pesar de su enorme tamaño, cualquiera que intente encontrarlo en el cielo nocturno desde la superficie de la Tierra se enfrentará al mismo desafío si estuviera en Bruselas y quisiera ver una semilla de mostaza en Washington, dijo Falcke.
Es bien sabido que la gravedad de un agujero negro es tan abrumadora que incluso la luz no puede escapar de su centro. Pero los agujeros negros también afectan dramáticamente su espacio circundante, obviamente creando un disco de acreción: el remolino de gas y material que orbita rápidamente sus singularidades.
«Los agujeros negros son los X juegos de física. Representan un extremo inexplorado del espacio-tiempo», como escribió el astrofísico Adam Frank para NPR en 2017 . «Si bien ahora tenemos una buena evidencia indirecta de que existen, obtener una visión directa de un agujero negro es el último sueño para muchos físicos».
Durante años, un gran avance en la detección de agujeros negros prometió responder a una pregunta que ha perseguido a los científicos desde que Einstein propuso la existencia de agujeros negros en su teoría general de la relatividad: ¿Cómo se documenta la presencia de algo que es invisible?
A medida que respondía a esa pregunta, el equipo del proyecto EHT también publicó seis artículos de investigación en The Astrophysical Journal , exponiendo su metodología y hallazgos.
Los telescopios EHT están dispuestos en todo el mundo, desde la Antártida hasta Arizona y desde México hasta España. Antes de que los científicos puedan analizar los datos recopilados por la red, debe llevarse a cabo un proceso minucioso. Cada señal recibida por los telescopios debe sincronizarse onda por onda, utilizando relojes atómicos y una supercomputadora para correlacionar y combinar observaciones de todo el mundo.
Se requieren muchas horas de observaciones para registrar suficientes datos para crear una imagen.
«Al igual que una exposición de lapso de tiempo, esto construye lentamente una imagen incluso de una fuente muy tenue», dice la NSF. «También permite que la rotación de la Tierra, en efecto, llene los espacios vacíos en la matriz para producir una imagen más completa».
En unas pocas semanas de observación del agujero negro, el proyecto EHT acumuló 5 petabytes de datos, que Dan Marrone de la Universidad de Arizona dijo que era equivalente a un valor de 5,000 años de archivos mp3, o «la colección completa de autofotos de toda la vida para 40,000″. gente.»
La tarea de correlacionar enormes cantidades de datos, tamizar el ruido, calibrar la información y crear una imagen utilizable fue una parte «muy importante» del proyecto, dijo Marrone.
«Se merecen una enorme cantidad de crédito por su diligencia y dedicación», dijo Marrone, «porque sin eso, no podríamos haber hecho una imagen».
Parte de ese trabajo tuvo lugar en Massachusetts, en el Laboratorio de Ciencia e Inteligencia Artificial del MIT, donde la científica informática Katie Bouman «lideró la creación de un nuevo algoritmo para producir la primera imagen de un agujero negro», dijo el laboratorio el miércoles.
Bouman, que era una estudiante graduada cuando comenzó a trabajar en el proyecto, dio una charla TEDx a fines de 2016 en la que habló sobre el desafío de usar algoritmos para «juntar imágenes de datos escasos y ruidosos» de telescopios. Sin embargo, agregó. , desviando el sistema para gravitar hacia lo que los científicos podrían esperar que se vea como un agujero negro.
Para garantizar la validez de la imagen final, el proyecto EHT usó un proceso «a ciegas», asignando a cuatro equipos que pasaran siete semanas trabajando independientemente para crear una imagen basada en datos sobre el agujero negro M87 que se recolectó el 11 de abril. Cuando compararon las imágenes , los investigadores descubrieron que todos ellos representaban un «anillo» alrededor del agujero negro que tenía aproximadamente el mismo diámetro, con un segmento más brillante en su arco sur.
Para encontrar un agujero negro lo suficientemente grande como para ser potencialmente visible desde un telescopio terrestre, los investigadores de Event Horizon se centraron en los agujeros negros «supermasivos» que se encuentran en los centros de las galaxias. La colaboración internacional decidió centrarse en el agujero negro en el centro de la galaxia M87 debido a su tamaño gigantesco y otras características.
«M87 es la galaxia más cercana con un agujero negro súper masivo que está generando un potente chorro, una hermosa serpentina hecha de plasma que viaja a una velocidad cercana a la de la luz», dijo Charles Gammie, profesor de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. en el Consejo del Consejo Científico de EHT.
En un comunicado de prensa sobre el avance , Gammie dijo: «Uno de los grandes misterios de la astronomía ha sido cómo se lanzan tales aviones. Nuestras simulaciones, que se basan en el movimiento de los campos magnéticos y el gas caliente cerca del agujero negro, mostraron que la los jets son impulsados por el agujero negro. Los campos magnéticos actúan para frenar la rotación del agujero negro y transferir su energía de rotación al chorro «.
A medida que analizaban la imagen y los datos relacionados, los astrónomos también crecían cada vez más confiados con otras suposiciones que habían hecho en base a las teorías sobre el funcionamiento del universo.
«Una vez que estuvimos seguros de que habíamos fotografiado la sombra, podríamos comparar nuestras observaciones con los modelos informáticos extensos que incluyen la física del espacio combado, la materia sobrecalentada y los fuertes campos magnéticos. Muchas de las características de la imagen observada coinciden con nuestra comprensión teórica sorprendentemente bien, «dijo Paul TP Ho, miembro de la junta de EHT y director del Observatorio de Asia Oriental.
Añadió: «Esto nos hace confiar en la interpretación de nuestras observaciones, incluida nuestra estimación de la masa del agujero negro».
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Fuente.: VPR
Nell Greenfieldboyce de NPR contribuyó a este informe.
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