Primera imagen del agujero negro del centro de nuestra galaxia

Hace tres años, la comunidad científica del Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT por sus siglas en inglés) sorprendió al mundo con la primera ‘fotografía’ de un agujero negro, captada en la vecina galaxia M87. Ahora el mismo equipo, utilizando observaciones de una red mundial de radiotelescopios, muestra la primera evidencia visual directa del agujero negro supermasivo que hay en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Esta es la primera imagen captada del agujero negro que se sitúa en el corazón de nuestra galaxia. / ©EHT Collaboration

Se trata de Sagitario A*, una fuente de radiación muy variable que cambia continuamente. Los científicos llevaban años trabajando con algoritmos para, como si fuera una ‘película’, lograr reconstruir por fin su evolución temporal.

El hito lo ha presentado hoy el equipo del Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration en una serie de conferencias de prensa internacionales simultáneas celebradas por todo el planeta, además de un conjunto de artículos publicados en la edición especial de The Astrophysical Journal Letters.

“Esta es la primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia, que es cuatro millones de veces más masivo que el Sol. Presentamos la primera prueba visual directa de su presencia”, ha señalado Sara Issaoun, investigadora del Centro de Astrofísica de Harvard, durante su intervención desde la sede del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Múnich.

El resultado proporciona una evidencia abrumadora de que el objeto es realmente un agujero negro y aporta valiosas pistas sobre el funcionamiento de tales gigantes, que se cree que residen en el centro de la mayoría de las galaxias.

Según los más de 300 científicos de 80 centros que han participado en el hallazgo, con una gran presencia española, este colosal agujero ‘pesa’ alrededor de cuatro millones de masas solares, comprimidas en una región no más grande que nuestro sistema solar, a 27.000 años luz de nuestro planeta. Desde nuestra perspectiva su tamaño en el cielo es, aproximadamente, el de una rosquilla en la Luna.

Esta imagen muestra el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mirando hacia la Vía Láctea, así como la ubicación de Sagitario A*. En el recuadro se destaca la imagen de Sagitario A* tomada por la colaboración del Event Horizon Telescope (EHT). / ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org)

Primera evidencia visual

La imagen es una mirada largamente esperada al 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 corazón de la Vía Láctea. Esto sugería fuertemente que este objeto, conocido como Sagitario A* (Sgr A*, pronunciado «sadge-ay-star»), es un agujero negro.

Aunque no podemos ver el agujero negro en sí, porque está completamente oscuro, el gas brillante que lo rodea revela una firma reveladora: una región central oscura (llamada sombra), rodeada por una estructura brillante en forma de anillo. La nueva visión capta la luz doblada por la poderosa gravedad del agujero negro.

“Nos sorprendió lo bien que coincidía el tamaño del anillo con las predicciones de la Teoría de la Relatividad General de Einstein”, señala el científico principal del proyecto EHT Geoffrey Bower, del Instituto de Astronomía y Astrofísica, Academia Sínica (Taipei). “Estas observaciones sin precedentes han mejorado enormemente nuestra comprensión de lo que sucede en el centro de nuestra galaxia y ofrecen nuevos conocimientos sobre cómo los agujeros negros gigantes interactúan con su entorno”.

Para observar un objeto tan lejano como este hace falta un telescopio del tamaño de la Tierra, y aunque de forma virtual o equivalente, eso es lo que se consigue con el EHT. Lo integran ocho radiotelescopios localizados en Chile, EE UU, México, España y el Polo Sur, aunque los dos principales son ALMA en Chile, operado por el Observatorio Europeo Austral (ESO) con otros socios internacionales, y el del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) en Sierra Nevada (Granada).

El EHT observó Sgr 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 desempeñado un papel esencial en las observaciones que han permitido obtener esta primera imagen.

Mediante una técnica llamada interferometria de muy larga base (VLBI, donde en lugar de lentes se usan operaciones matemáticas) se han combinado las señales de todos los radiotelescopios y se han procesado sus datos mediante algoritmos y supercomputadores para reconstruir la mejor imagen.

“La tecnología nos va a permitir obtener nuevas imágenes e incluso películas de los agujeros negros”, ha añadido Thalia Traianou, investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

Dos agujeros negros similares

Respecto a la imagen captada en 2019 del agujero negro en la galaxia M87, los científicos coinciden en que ambos agujeros se ven notablemente similares, a pesar de que el de nuestra galaxia es más de 1.000 veces más pequeño y menos masivo que M87*.

“Tenemos dos tipos completamente diferentes de galaxias y dos masas de agujeros negros muy diferentes, pero cerca del borde de estos agujeros negros se ven increíblemente similares –apunta 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”.

Además, el resultado presentado hoy ha sido considerablemente más difícil que el de M87*, a pesar de que Sgr A* se halla mucho más cerca. El científico del EHT Chi-kwan Chan, del Observatorio Steward y del departamento de Astronomía y del Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Arizona (EE UU), 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 de M87*. Pero, mientras que el gas tarda entre días y semanas en orbitar alrededor de M87*, más grande, en Sgr A*, mucho más pequeño, completa una órbita en cuestión de minutos”.

“Esto significa que el brillo y el patrón del gas alrededor de Sgr A* cambiaban rápidamente mientras la Colaboración EHT lo observaba: era un poco como intentar tomar una foto clara de un cachorro que persigue rápidamente su cola”, continúa.

Agujeros negros y Nobel de Física

Los agujeros negros son los objetos más extremos del universo. Su concentración de masa es tan grande, tan colosal, que produce una ‘rasgadura’ o curvatura en el tejido espacio-tiempo que cubre el universo. Este oscuro objeto está rodeado de una región llamada horizonte de sucesos, un límite a partir del cual la gravedad es tan grande que nada, ni siquiera la luz, puede escapar una vez que se traspasa.

En 2020 tres investigadores compartieron el Premio Nobel de Física por sus avances en el conocimiento de estos objetos: Roger Penrose, por descubrir que la formación de un agujero negro es una predicción sólida de la teoría general de la relatividad de Einstein; y conjuntamente Reinhard Genzel y la profesora Andrea Ghez por encontrar el del centro de nuestra galaxia.

Hasta ahora las órbitas de las estrellas eran la evidencia más convincente de que un agujero negro supermasivo se escondía en Sagitario A *, la fuente de radio muy compacta y brillante del centro de la Vía Láctea asociada al agujero negro.