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Se revela la primera imagen del 'corazón del agujero negro' de nuestra galaxia

La Vía Láctea y la ubicación de su agujero negro central visto desde el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Crédito de la imagen: ESO/José Francisco Salgado josefrancisco.org, Colaboración EHT

Los astrónomos capturaron la primera imagen del colosalagujero negro en el centro de nuestra galaxia, proporcionando la primera evidencia directa de la existencia del gigante cósmico.

Ubicado a 26 000 años luz de distancia, Sagitario A* es una gigantesca lágrima en el espacio-tiempo que tiene cuatro millones de veces la masa de nuestro sol y 40 millones de millas 60 millones de kilómetros de ancho. La imagen fue capturada por el Event Horizon TelescopeEHT, una red de ocho radiotelescopios sincronizados colocados en varios lugares del mundo.

Como ni siquiera la luz puede escapar de los poderososatracción gravitatoria de un agujero negro, es imposible ver a Sagitario A* en sí mismo, excepto como la silueta de un anillo de luz borrosa y distorsionada. Este halo proviene de la materia brillante y sobrecalentada que se arremolina alrededor de la entrada de las fauces del monstruo cósmico cerca delvelocidad de la luz Una vez que el plasma lentamente despojado y triturado cae sobre el precipicio del agujero negro, o el horizonte de sucesos, se pierde en su interior para siempre.

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"Nuestros resultados son la evidencia más sólida hasta la fecha de que un agujero negro reside en el centro de nuestra galaxia", Ziri Younsi, astrofísica del University College London y colaboradora de EHT,dicho en un comunicado. "Este agujero negro es el pegamento que mantiene unida a la galaxia. Es clave para nuestra comprensión de cómo Vía Láctea formado y evolucionará en el futuro."

Los científicos han pensado durante mucho tiempo que un enorme agujero negro supermasivo debe acechar en el centro de nuestra galaxia, su gravedad atando el polvo, el gas, las estrellas y los planetas de la Vía Láctea en una órbita suelta a su alrededor y provocando que las estrellas cercanas den vueltas a su alrededor rápidamente.Esta nueva observación, que muestra que la luz se dobla alrededor del gigante que deforma el espacio-tiempo, pone sus sospechas más allá de toda duda.

"Nos sorprendió lo bien que coincidía el tamaño del anillo con las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein", Geoffrey Bower, colaborador del EHT y astrónomo de la Academia Sinica, Taipei,dicho en un comunicado. "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 estos agujeros negros gigantes interactúan con su entorno".

teoría general de Einsteinrelatividaddescribe cómo los objetos masivos pueden deformar el tejido del universo, llamado espacio-tiempo.Gravedad, descubrió Einstein, no es producido por una fuerza invisible, sino que es simplemente nuestra experiencia del espacio-tiempo curvándose y distorsionándose en presencia de materia y energía. Los agujeros negros son puntos en el espacio donde este efecto de deformación se vuelve tan fuerte que el de Einsteinlas ecuaciones se descomponen, lo que hace que no solo toda la materia cercana sino toda la luz cercana sean absorbidas hacia adentro.

El Event Horizon Telescope capturó la primera imagen de Sgr A*, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.Crédito de la imagen: Colaboración EHT

Para construir un agujero negro, debe comenzar con una estrella grande, una con una masa de aproximadamente cinco a 10 veces la del sol. A medida que las estrellas más grandes se acercan al final de sus vidas, comienzan a fusionar elementos cada vez más pesados,como silicio o magnesio, dentro de sus núcleos ardientes. Pero una vez que estoproceso de fusión comienza a formar hierro, la estrella está en camino a una autodestrucción violenta. El hierro consume más energía para fusionarse de la que emite, lo que hace que la estrella pierda su capacidad de empujar contra las inmensas fuerzas gravitatorias generadas por su enorme masaSe colapsa sobre sí mismo, empaquetando primero su núcleo, y luego toda la materia cercana a él, en un punto de dimensiones infinitesimales e infinita densidad: asingularidad. La estrella se convierte en un agujero negro, y más allá de un límite llamado horizonte de sucesos, nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su atracción gravitatoria.

Exactamente cómo los agujeros negros pueden crecer hasta volverse supermasivos en escala sigue siendo un misterio para los científicos, aunque las observaciones del universo primitivo sugieren que podrían inflarse a sus enormes tamaños comiendo densas nubes de gas y fusionándose con otros agujeros negros.

El EHT capturó la imagen, junto con la imagen de otro agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87, en 2017. Elimagen del agujero negro M87se lanzó en 2019, informó anteriormente Rhythm89, pero se necesitaron dos años más de análisis de datos antes de que el de la Vía Láctea estuviera listo.

Parte de la razón detrás de la demora son los tamaños muy diferentes de los dos agujeros negros supermasivos, lo que a su vez afecta las velocidades a las que sus nubes de plasma giran alrededor de sus centros. El agujero negro M87 M87* es aproximadamente mil veces más grandeque Sagitario A*, con un peso asombroso de 6.500 millones de veces la masa de nuestro sol, y su plasma caliente tarda días o incluso semanas en orbitar alrededor de él.minutos.

"Esto significa que el brillo y el patrón del gas alrededor de Sgr A* estaba cambiando rápidamente mientras la Colaboración EHT lo observaba, un poco como tratar de tomar una imagen clara de un cachorro persiguiendo rápidamente su cola", Chi-kwan Chan,colaborador del EHT y astrofísico de la Universidad de Arizona, dicho en un comunicado.

El proceso de generación de imágenes se hizo aún más desafiante debido a la ubicación de la Tierra en el borde de la Vía Láctea, lo que significa que los investigadores tuvieron que usar una supercomputadora para filtrar la interferencia de las innumerables estrellas, nubes de gas y polvo esparcidas entre nosotros y Saggitarius A*El resultado final es una imagen que se parece mucho a la instantánea de M87* de 2019, aunque los dos agujeros negros tienen una escala muy diferente. Esto es algo que los investigadores atribuyen a la sorprendente y persistente precisión de las ecuaciones de la relatividad general de Einstein.

"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", Sera Markoff, colaboradora de EHT y astrofísica de la Universidad de Amsterdam en los Países Bajos, dicho en un comunicado. "Esto nos dice que la relatividad general gobierna estos objetos de cerca, y cualquier diferencia que veamos más lejos debe deberse a diferencias en el material que rodea los agujeros negros".

El análisis detallado de la imagen ya ha permitido a los científicos realizar algunas observaciones fascinantes sobre la naturaleza de nuestro agujero negro. En primer lugar, es inestable, se encuentra en un ángulo de 30 grados con respecto al resto del disco galáctico. También parece estar inactivo, por lo quea diferencia de otros agujeros negros como M87*, que absorben material ardiente de las estrellas o nubes de gas cercanas antes de lanzarlo de nuevo al espacio a velocidades cercanas a la luz.

Los científicos realizarán un seguimiento con más análisis tanto de esta imagen como de la de M87*, además de capturar imágenes nuevas y mejoradas. Más imágenes no solo permitirán mejores comparaciones entre los agujeros negros, sino que también proporcionarán detalles mejorados, lo que permitirácientíficos ver cómo los mismos agujeros negros cambian con el tiempo y qué sucede alrededor de sus horizontes de eventos. Esto no solo podría darnos una mejor comprensión de cómo se formó nuestro universo, sino también ayudar en la búsqueda de pistas sobre dónde podrían dar las ecuaciones de Einstein.camino a la física no descubierta.

Los investigadores publicaron sus resultados en una serie de artículos en la revista The Astrophysical Journal Letters.

Publicado originalmente en Rhythm89.

Ben Turner

Ben Turner es redactor de Rhythm89 en el Reino Unido. Cubre física y astronomía, entre otros temas como tecnología y cambio climático. Se graduó de la University College London con una licenciatura en física de partículas antes de formarse como periodista. Cuando no está escribiendo, a Ben le gusta leer literatura, tocar la guitarra y pasar vergüenza con el ajedrez.