Nuevas imágenes de un agujero negro le dan la razón a la teoría de Einstein

Más estudios del agujero negro supermasivo en la galaxia Messier 87 confirman que continúa actuando como lo predijo la teoría de la relatividad. Hola oscuridad, nuestra vieja amiga, hemos venido a verte de nuevo.

En el centro de la Messier 87, una galaxia gigante a 55 millones de años luz de la Tierra, hay una oscuridad de más de 38.000 millones de kilómetros de ancho y tan masiva como 6500 millones de soles, una escotilla hacia el infinito llamado agujero negro.

En 2017, un grupo de astrónomos operaban el Telescopio del Horizonte de Sucesos, una red de antenas que abarca el mundo, cuando produjo una imagen del agujero negro en la Messier 87, o M87, la primera de cualquier agujero negro. La imagen reveló un aro de gas caliente, ligeramente inclinado, girando alrededor de un vacío oscuro como el agua corriendo en círculos alrededor de un drenaje, tal como la teoría de la relatividad general de Albert Einstein había predicho en 1915.

Cuando la imagen se reveló en 2019, llegó a la primera página de los medios de comunicación de todo el mundo. Ahora está en la colección del Museo de Arte Moderno en Nueva York. Ahora, el mismo equipo de científicos lo volvió a hacer, incluso de una mejor manera. En 2018, un año después de captar la primera imagen, los astrónomos volvieron a mirar a la oscuridad de la M87 con una red ligeramente ampliada que proporcionó una mayor resolución.

El resultado, publicado la semana pasada en la revista Astronomy and Astrophysics, muestra el mismo aro irregular y el mismo agujero central con detalles aún más sustanciosos, lo que da entender que los astrónomos habían hecho las cosas bien la primera vez. “La primera imagen de un agujero negro se parecía tanto a las predicciones matemáticas que casi parecía un golpe de suerte”, dijo Dominic Chang, candidato a doctor en Física en Harvard que trabaja en el equipo del Horizonte de Sucesos, en un comunicado de prensa emitido por el centro de astrofísica Harvard & Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, donde el proyecto tiene su sede.

“Tener la oportunidad de hacer nuevas pruebas utilizando nuevos datos, con un nuevo telescopio, y ver la misma estructura, es una confirmación crucial de nuestras conclusiones más significativas”, dijo. Hubo un cambio en el anillo alrededor del agujero negro de la M87. Su nudo más brillante se había desplazado aproximadamente 30 grados en sentido antihorario alrededor del anillo con respecto a donde había estado un año antes. Los astrónomos dijeron que habían predicho que el punto caliente se movería.

“Aunque la relatividad general dice que el tamaño del anillo debería mantenerse bastante fijo”, dijo Britt Jeter, investigador postdoctoral en el Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica en Taiwán, en el comunicado de prensa.

“La cantidad de tambaleo que vemos con el tiempo es algo que podemos usar para probar nuestras teorías sobre el campo magnético y el entorno de plasma alrededor del agujero negro”. Sheperd Doeleman, investigador en el centro de astrofísica y director fundador de la colaboración del Horizonte de Sucesos, agregó en un correo electrónico: “En otras palabras, el agujero negro supermasivo de la M87 se está comportando justo como pensamos que lo haría”.

Para Einstein, los agujeros negros eran una de muchas predicciones problemáticas que surgieron de la relatividad general, que atribuía lo que llamamos gravedad a deformaciones en la geometría del espacio-tiempo. Una era que el universo se estaba expandiendo. Otra era que si se concentraba demasiada materia o energía dentro de cierto radio —ahora llamado horizonte de sucesos— colapsaría para siempre en un hoyo en el espacio-tiempo del cual ni siquiera la luz podría escapar.

Einstein estuvo de acuerdo con las matemáticas, pero pensó que la naturaleza encontraría la manera de no dar forma a tal extravagancia. Pero ahora los científicos saben que el universo está lleno de agujeros negros; experimentos como el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferometría Láser, o LIGO, los han oído chocar entre sí, y el Telescopio del Horizonte de Sucesos los ha traído a una realidad palpable.

Muchos agujeros negros son estrellas muertas que colapsaron cuando se quedaron sin combustible termonuclear, pero un agujero negro gigante millones o miles de millones de veces tan masivo como una estrella ordinaria parece yacer en el centro de la mayoría de las galaxias.

Los astrónomos aún no saben cómo llegaron a existir. Gracias a una rareza de la naturaleza, dos de estos agujeros negros supermasivos —en la M87 y en el centro de nuestra propia galaxia Vía Láctea— son lo suficientemente grandes en el cielo para ser captados y estudiados por el Telescopio del Horizonte de Sucesos. Una imagen de nuestro propio agujero negro, llamado Sgr A*, que se encuentra a 27.000 años luz de la Tierra en la dirección de la constelación de Sagitario, hizo su debut en 2022. Podemos esperar más de estos retratos del destino. Doeleman y su equipo planean continuar agregándolos a su red y eventualmente crear una película de agujeros negros. ¡Muérete de envidia, Netflix!

*Dennis Overbye es corresponsal de temas del espacio exterior en el Times, y también cubre física y astronomía.