Por qué el agujero negro Sagitario A* confirma una predicción de Einstein

La primera especulación sobre la existencia de los agujeros negros salió directamente de la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein, formulada en 1915.

Parece raro, pero el mismo científico pensaba que la idea de la existencia de un cuerpo así era muy rara para materializarse verdaderamente en el universo. “Por eso, asumió que era un artefacto de las matemáticas”, asegura el físico Daniel Kennefick, coautor del libro An Einstein Encyclopedia (Enciclopedia de Einstein) y No Shadow of Doubt (Sin sombra de duda). En correspondencia con el físico francés en la década de 1920, Einstein descartó la idea de que algo pudiera colapsar para siempre, alcanzar un punto de densidad infinita y atrapar hasta la luz (no usaron el término agujero negro, el cual se popularizó en la década de 1960).

Kennefick asegura que se necesitó científicos para superar unas cuantas barreras mentales, a fin de reconocer que los agujeros negros están por ahí, incluida la monstruosidad de las imágenes, la captada hace tres años en la galaxia Messier 87 (M87) y la de ayer de Sagitario A*, el agujero negro que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. El brillo en forma de anillo no es el agujero negro, sino que delinea una especie de sombra de la región conocida como horizonte de sucesos, dentro de la cual ni la luz puede escapar. El horizonte de sucesos es casi tan grande como nuestro sistema solar, pero la masa de todos esos soles podría caber en una mota.

“Luego de años de trabajo, la colaboración internacional de EHT develó por primera vez una imagen del agujero negro supermasivo Sagitario A*, ubicado en el centro de nuestra galaxia. La zona oscura central, denominada la sombra del agujero negro, está rodeada por un anillo de gas brillante que ocupa un ángulo en el cielo de sólo 50 millonésimas de segundo de arco – como si quisiéramos ver una dona apoyada en la superficie de la Luna. Esta resolución se logró formando un ‘telescopio virtual’ del tamaño de la Tierra”, explicó el licenciado Javier Badía del Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE).

Y agregó: “La primera imagen de un agujero negro, el ubicado en la galaxia M87, fue obtenida hace tres años. Ambas observaciones se suman a la larga lista de confirmaciones de la Teoría de la Relatividad General de Einstein”.

Los agujeros negros fueron una consecuencia no deseada de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, que atribuye la gravedad a la deformación del espacio y el tiempo por la materia y la energía, como un colchón se hunde debajo de una cama. La perspicacia de Einstein condujo a una nueva concepción del cosmos, en la que el espacio-tiempo podía estremecerse, doblarse, desgarrarse, expandirse, arremolinarse e incluso desaparecer para siempre en las fauces de un agujero negro, una entidad con una gravedad tan fuerte que ni siquiera la luz podía escapar de eso.

“Un agujero negro es una región del espacio tiempo, que tiene tanta gravedad, que impide que los rayos de luz puedan escapar del mismo. Cuando uno tira una piedra hacia arriba, escapa de la gravedad que la atrae y luego cae. Pero dentro de un agujero negro nada puede escapar, ni siquiera una pequeña piedra lanzada con mucha energía o velocidad, porque es tan fuerte su fuerza gravitatoria que nada puede salir de él”, resaltó el argentino Luis Lehner, uno de los científicos que estuvo involucrado directamente en el descubrimiento del agujero negro de 2019. Y agregó: “El próximo paso es entender mejor a los agujeros negros y tratar de ver los límites de la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein, que hoy por hoy sigue siendo una teoría útil para describir estos extremos gravitatorios extremos. Y eventualmente, si encontramos diferencias con la teoría de Einstein, poder elaborar una nueva que la suplante”.

Según la ley de la relatividad general publicada en 1915 por Albert Einstein, que permite explicar su funcionamiento, la atracción gravitacional de estos “monstruos” cósmicos es tal que no se les escapa nada: ni la materia, ni la luz, sea cual sea su longitud de onda. Por lo tanto, no se pueden observar directamente. Además, la fuerza de gravedad que emana del agujero negro es tan fenomenal que no se ha logrado recrear en laboratorio.

“Nos sorprendió lo bien que el tamaño del anillo concordaba con las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein”, explicó ayer en un comunicado de prensa Geoffrey Bower, científico que dirigió los estudio del Telescopio del Horizonte de Sucesos (Event Horizon Telescope o EHT en inglés). “Estas observaciones sin precedentes han mejorado enormemente nuestra comprensión de lo que sucede en el mismo centro de nuestra galaxia y así ofrecer nuevos conocimientos sobre cómo estos agujeros negros gigantes interactúan con su entorno”, agregó.

El astrofísico español José Luis Gómez, uno de los responsables de la obtención de la primera imagen del agujero negro de nuestra galaxia, explicó en ABC la ciencia detrás de la fotografía: “Ahora tenemos imágenes de dos agujeros negros distintos, el que se encuentra en el centro de la galaxia M87, obtenida en 2019, y la de Sagitario A*, el del centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Y resulta que son muy parecidas, lo cual es exactamente lo que esperábamos. La teoría de la relatividad de Einstein predecía que todos los agujeros negros deben tener el mismo aspecto, un anillo circular en el que lo único que cambia es el tamaño, que depende de la masa del agujero negro. Cuanto más grande sea el agujero negro, más grande es el anillo”.

“Conocíamos con precisión la masa de Sagitario A*, cuatro millones de masas solares, y su distancia a la Tierra, por lo que sabíamos que debía tener 52 microsegundos de arco. Y eso es exactamente lo que hemos observado. Hemos confirmado la teoría de la relatividad con una precisión del 10%. Indistintamente del tamaño, dos agujeros negros se ven iguales. Es una confirmación que hasta ahora nunca se había hecho: la teoría de la relatividad no varía en la escala. Los agujeros negros son los objetos más extravagantes que uno puede imaginar, máquinas en el tiempo, una puerta fuera de nuestro universo... pero al mismo tiempo son también lo más simple”, agregó el especialista.

Y concluyó: “Esto es el producto del trabajo de más de 300 investigadores repartidos por todo el mundo. Obtener la imagen de Sagitario A* ha sido mucho más difícil que la de M87*. El principal motivo es que la imagen cambia muy rápidamente, de un minuto a otro. El plasma se mueve a la velocidad de la luz, pero en Sagitario A* el tamaño que tiene que recorrer es mucho más pequeño que en M87*, por lo que da una vuelta a todo el agujero negro en solo unos minutos. Utilizamos el Telescopio de Horizonte de Sucesos (EHT) durante ocho horas seguidas, un tiempo de exposición muy largo, lo que implica que la imagen puede salir borrosa. Es como querer sacar una foto a un niño que no está quieto. Hemos dedicado muchos años a idear algoritmos para evitarlo. Aunque la imagen que hemos obtenido es algo más borrosa que la de M87*, aún así lo hemos conseguido”.

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