Un telescopio del tamaño de la Tierra, observando el agujero negro del centro de la galaxia

Los agujeros negros son un concepto astronómico que muchos han escuchado. Películas como Interstellar han intentado retratarlos, y el mediático Stephen Hawking ha publicado varios libros sobre ellos. Sin embargo, un agujero negro nunca ha sido observado directamente. La primera evidencia observacional de la existencia de los agujeros negros llegó el año pasado, gracias al proyecto LIGO y sus detecciones de ondas gravitacionales.

Representación artística de un agujero negro. Imagen: Henning Dalhoff/SPL

Pero esta semana, un proyecto astronómico nunca antes visto buscará observar directamente el agujero negro supermasivo más cercano a nosotros: Sagitario A*, ubicado en el centro de nuestra galaxia. Para esto no se puede utilizar un telescopio normal, por lo que el proyecto Event Horizon Telescope combinará distintos radiotelescopios en todo el mundo para crear el equivalente de un solo gran telescopio, del tamaño de nuestro planeta.

Un telescopio del tamaño de la Tierra

Construir un telescopio del tamaño de la Tierra suena como una hazaña imposible, sin embargo este ya está funcionando. ¿Dónde está este telescopio y por qué no hemos escuchado hablar de él? La verdad es que no es un solo telescopio, sino la combinación de varios telescopios ubicados por todo el mundo.

Observatorio de Cerro Tololo. Imagen: NOAO

En términos generales existen dos tipos de telescopios: ópticos y de radio. Los telescopios ópticos son los que estamos acostumbrados a ver, las grandes cúpulas blancas como las que se ubican en el norte de Chile. Estos telescopios funcionan a través de una combinación de espejos y lentes, para recibir la luz que viene de los objetos del Universo. Para los telescopios ópticos, lo más importante para obtener buenos datos es el tamaño del espejo: mientras más grande sea, más luz puede recibir el telescopio, y más objetos se pueden observar. Es por eso que los grandes proyectos astronómicos construyen telescopios ópticos cada vez más grandes, como por ejemplo el European Extremely Large Telescope, o E-ELT, que se está construyendo en la región de Antofagasta y tendrá un espejo de 40 metros de diámetro. En la actualidad, el espejo más grande en un telescopio óptico es de 10 metros de diámetro y se encuentra en el Gran Telescopio de Canarias, en las Islas Canarias, España.

Los radiotelescopios, por otro lado, funcionan de manera distinta. Son antenas, como las que hemos visto en ALMA, también ubicado en el norte de nuestro país. Además de ser un instrumento completamente distinto a un telescopio óptico, los radiotelescopios observan otra parte del espectro electromagnético. Los telescopios ópticos reciben y detectan luz visible, mientras que los radiotelescopios detectan ondas de radio. Cuando hablamos de onda de radio, se trata de ondas con una longitud de onda muy grande, y una frecuencia muy baja. Los radiotelescopios permiten observar objetos muy lejanos cuya luz visible no podemos detectar, como cuásares y púlsares, entre otros. Los detectores de radio permitieron descubrir nuevos objetos astronómicos, y otros fenómenos como la radiación de fondo cósmico, que se cree es el remanente del Big Bang.

Antenas de ALMA. Imagen: ESO.

Un concepto muy importante en la astronomía observacional es la resolución del telescopio: a mayor resolución, más clara es la imagen, y más detalles podremos encontrar en los objetos que se están observando. A diferencia de un telescopio óptico, que para tener mejor resolución necesita un espejo más grande, para mejorar la resolución de un radiotelescopio se necesitan más antenas separadas a gran distancia. La técnica de utilizar antenas separadas por grandes distancias se llama interferometría, y es una de las técnicas más usadas para aumentar la resolución de radiotelescopios. En interferometría, tomar antenas con grandes distancias entre sí es equivalente a tener un telescopio óptico con un espejo del diámetro correspondiente a dicha distancia. Un espejo de 200 km de diámetro sería imposible de construir, pero ubicar dos antenas a 200 km de distancia es algo perfectamente viable.

Imagen de una galaxia de menor resolución (A) a mayor resolución (D). Mientras mayor es la resolución de la imagen, más detalles podemos observar. Imagen: MST workbooks

Dado que a mayor distancia entre las antenas mayor es la resolución que se obtiene, un grupo internacional de astrónomos de distintas instituciones decidió llevar a cabo una hazaña como nunca antes: sincronizar radiotelescopios en distintas partes del mundo, de modo de obtener una resolución equivalente a un telescopio del tamaño de la Tierra completa.

Esta semana, 8 radiotelescopios se conectaron y sincronizaron para observar el centro de la galaxia: el telescopio Polo Sur, el Atacama Pathfinder Experiment (APEX) ubicado en la Región de Antofagasta en Chile, el telescopio SMT en Arizona, CARMA en California, los telescopios SMA y James Clerc Maxwell en Hawaii, y los telescopios IRAM en España y Francia. A futuro se espera que también se agreguen antenas de ALMA. La resolución obtenida hasta ahora es 1.000 veces la del Telescopio Espacial Hubble, equivalente a un telescopio con un espejo de 10.000 km de diámetro, y sería suficiente para observar una naranja en la superficie de la Luna, o como si alguien parado en Nueva York pudiera leer la inscripción de una moneda en Alemania. El conjunto de telescopios recibe el nombre de Event Horizon Telescope (EHT), o Telescopio del Horizonte de Eventos. El Horizonte de Eventos es el límite donde teóricamente uno podría acercarse a un agujero negro, sin ser afectado por su gravedad.

El agujero negro en el centro de nuestra galaxia

El movimiento de las estrellas del centro de nuestra galaxia parece indicar que ahí se ubica un agujero negro supermasivo. Esta zona del cielo ha sido denominada Sagitario A*, y lo único que se ha podido observar de ella son altos niveles de ondas de radioy algo de rayos X. En el año 2012, el telescopio Chandra de Rayos X detectó gas a altísimas temperaturas moviéndose alrededor de este agujero negro. Ubicado a 26.000 años luz del Sol y con 4 millones de veces su masa, es el único agujero negro lo suficientemente cerca para que podamos observar la materia alrededor de él, pero ningún telescopio ha tenido hasta ahora la resolución necesaria para observarla en detalle.

Sagitario A* visto por el telescopio Chandra. Imagen: NASA

Con la resolución sin precedentes del EHT, este nuevo telescopio debería ser capaz de observar el gas moviéndose y acercándose al horizonte de eventos del agujero negro, lo que sería la primera observación directa de estos objetos hasta ahora. Según la teoría de la relatividad, el agujero negro en sí mismo será totalmente invisible ya que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él. Sin embargo, es posible que el EHT sea capaz de ver la silueta oscura de este agujero.

Si bien esta semana se están obteniendo las observaciones, pasarán meses hasta que todos los datos hayan sido procesados y se puedan estudiar las imágenes captadas por este experimento. En cualquier caso, todo parece indicar que estamos a poco tiempo de, al fin, observar directamente uno de los objetos más misteriosos del Universo.

Fuentes y links de interés

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