En 2020, el alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez recibieron el Premio Nobel de Física por demostrar que en el centro de la Vía Láctea hay un agujero negro supermasivo –llamado Sagitario A* (se lee Sagitario A estrella)–, con una masa cuatro millones de veces mayor que la del Sol. Ambos astrónomos, que lideran cada uno un grupo de científicos que desde principios de la década de 1990 se han centrado en estudiar la región donde se ubica este objeto, dedujeron que ahí había algo a partir del movimiento de las estrellas que giran a su alrededor.
Sabíamos que ese agujero negro estaba ahí, pero no lo habíamos visto, hasta hace unas semanas, cuando los más de 300 científicos del consorcio internacional del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) le presentaron al mundo la primera imagen de Sagitario A*. La segunda fotografía de un agujero negro que hace este proyecto internacional, el mismo que presentó en 2019 la imagen del M87, el primero de estos objetos astronómicos visto realmente por la humanidad.
Sobre estos hallazgos, que han marcado los últimos años la historia de la astrofísica, EL TIEMPO habló con José Luis Gómez, un científico español que lidera el grupo que desde el Instituto de Astrofísica de Andalucía, en Granada (España), participa en la colaboración del EHT. Gómez es, además, uno de los diez miembros del comité científico que marca el rumbo de este proyecto internacional, que ha unido a ocho de los grandes observatorios que hay en el globo terrestre, para convertir al planeta Tierra en un telescopio gigante para cazar agujeros negros.
José Luis Gómez (derecha) junto a miembros de su equipo, uno de los más relevantes dentro del EHT.
Partamos de lo básico, ¿Cómo podemos entender qué es un agujero negro?
Para explicarlo normalmente utilizo un ejemplo: una sábana con dos personas cogiendo los extremos estirando para dejarla completamente plana. Esa sería la manera como Einstein describió una mezcla de espacio y tiempo sin ninguna masa. Ahora, pones algo que tenga cierta masa, por ejemplo, una bola de billar. La sábana se curva. Lo mismo ocurre con el espacio-tiempo y si ahora tiras, por ejemplo, una pelota de tenis, va a caer donde está la bola de billar porque esta pesa más. Hay un momento en el que la curvatura es tan grande que la sabana se acaba rompiendo, eso es lo que hace un agujero negro, la curvatura es tan grande que acaba rompiendo el espacio tiempo y por eso hablamos de un agujero en el espacio.
¿Y el horizonte de sucesos?
No solo los cuerpos que tienen masa sienten esa curvatura en el espacio, la luz también y sigue una trayectoria curvada. Cuando la masa y la luz caen en espiral, se produce una región en el espacio-tiempo que llamamos el horizonte de sucesos, que rodea al agujero negro. Cuando algo cruza ese horizonte de sucesos desaparece de nuestro universo y eso ocurre también con la luz. Esa zona del agujero negro es completamente negra, porque no hay ninguna luz que pueda escapar, ahí se combinan los dos términos: un agujero en el espacio-tiempo y es negro porque ni siquiera la luz puede escapar.
¿Por qué era necesario un telescopio del tamaño de la Tierra para verlos?
Porque el tamaño del agujero negro es extremadamente pequeño. Es como intentar ver en la Luna algo del tamaño de una rosquilla, ese es el tamaño que tiene un agujero negro en el centro de la galaxia y es tan pequeño que con un telescopio como los que solemos usar lo verías como un punto. Se necesita un telescopio muy grande, entre más grande mejor resolución y se tiene mayor capacidad de distinguir detalles en la imagen. Para ver esa rosquilla en el espacio necesitas tener el tamaño de un telescopio tan grande como toda la Tierra, pero es imposible hacer un telescopio físicamente tan grande.
¿Cómo lo consiguieron?
Había que ser imaginativos y utilizamos un técnica que se conoce como interferometría, que nos permite sintetizar un telescopio así de grande usando datos de telescopios repartidos por la superficie de la Tierra, que se ven como las antiguas antenas parabólicas para captar la señal de televisión. En el caso del EHT, hay que imaginar un telescopio tan grande como el planeta pero con muchos puntos vacíos, solamente tiene unos cuantos paneles que corresponden a los telescopios que utilizamos, ocho con medidas entre los 30-80 metros. Todavía pequeños, pero utilizamos también la rotación de la Tierra y observamos durante unas ocho o diez horas. Al rotar el planeta vamos ligando más paneles de ese telescopio gigante, de tal manera que al final lo que tenemos es información suficiente para obtener la imagen. Los supercomputadores combinan la señal de los distintos radiotelescopios y de esa manera podemos obtener los datos que necesitamos.
Pero, tanto M87 como Sagitario A* realmente son objetos muy grandes…
Son agujeros muy distintos. El M87 está en el centro de una galaxia identificada que es enorme, tiene 6.500 millones de veces la masa de nuestro Sol. El horizonte de sucesos es más grande que todo el sistema solar, es uno de los agujeros negros más grandes que conocemos, es un agujero negro muy activo que acreta (absorbe) mucho material y tiene una radiación que se extiende más allá del tamaño de la galaxia.
En el caso del agujero negro del centro de nuestra galaxia (Sagitario A*), es más pequeño, tiene 4 millones de veces la masa de nuestro Sol, pero aun así es un agujero grande, el famoso supermasivo, con un tamaño impresionante, como el de la órbita de mercurio. Son objetos muy grandes pero que están muy lejos, el centro galáctico de la Vía Láctea está a 27.000 años luz y en el caso de M87, aunque es 600 veces más grande, está en una galaxia que está 1.600 veces más lejos, por eso se ven con un tamaño aparente muy parecido, como el de la rosquilla en la Luna.
La Vía Láctea y su agujero negro desde el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
¿Cómo se unen los datos reunidos en los ocho observatorios y se transforman en una imagen?
Utilizamos supercomputadores capaces de utilizar esos datos y obtener las imágenes. Hay una relación matemática entre la señal que tiene cada par de telescopios, grabamos la señal en cada uno y luego hacemos una comparación entre lo que observa un telescopio con el resto. La separación y la orientación de los telescopios te dan información sobre la imagen. En realidad es casi como componer una melodía, porque cada par de telescopios nos proporciona una especie de nota musical, vamos utilizando todas esas notas para producir una melodía final, que es la imagen.
¿Cómo fue el momento ‘eureka’?
Fue un momento más progresivo. En M87 si fue un momento eureka, recuerdo que después de que los supercomputadores pasaron los datos, los relacionaran y utilizamos los datos para hacer la imagen, luego estaba en mi despacho, por primera vez para usar los datos para ver la imagen y al verla ahí me sentí muy agradecido, dije ‘hoy soy una de las primeras personas en todo el planeta que ha visto por primera vez un agujero negro’, se me puso la piel de gallina y es uno de esos momento que dices: ‘Dios, sí existen, están ahí y eso que estoy viendo es una puerta fuera de nuestro universo’. Fue un momento que jamas olvidaré.
Con Sagitario A* fue algo más progresivo porque al principio tuvimos que solventar un montón de dificultades, desarrollar nuevos algoritmos, ha sido un momento en el que poco a poco lo vas viendo, va apareciendo, decimos esto funciona, de esta manera podemos hacerlo y finalmente pues aquí está y tiene el tamaño que tiene que tener, ha sido también una experiencia muy bonita y enriquecedora.
¿Y el color dorado que vemos es real?
No, es un color que utilizamos para visualizar porque cuando hacemos las observaciones lo hacemos en una longitud de onda que nuestros ojos no son capaces de diferenciar, es una longitud de onda parecida a la de los microondas, cuando calientas algo en él la radiación que produce es muy parecida aunque no la podemos ver. Lo que hacemos es algo parecido a una radiografía, por ejemplo, uno no ve en rayos x, a menos que seas Supermán, pero puedes hacer una impresión que puedes ver con tus ojos, nosotros hacemos esa imagen en una longitud de onda que el ojo no puede ver, pero lo podemos visualizar en una imagen que sí.
¿Qué viene ahora?
Queremos tener más telescopios, que ya estamos poniendo, por ejemplo, en las últimas observaciones que hicimos hace unos meses hemos añadido tres telescopios nuevos, lo cual nos va a dar mucha información. Queremos hacer imágenes que tengan una nitidez mayor aún para poder hacer el ‘test’ de la relatividad general con una mayor precisión y queremos hacer películas. Que tiemble Hollywood, vamos a hacer películas de agujeros negros de verdad para ver cómo interactúan con su entorno y cómo es posible extraer la energía y producir esos chorros de material que vemos. Tenemos un proyecto de ampliación de muchas más antenas para poder observar otros agujeros negros, esto es solo el principio y ahora viene una nueva era de los agujeros negros que no va a terminar. Son laboratorios que vamos a tener siempre ahí para estudiar cómo funciona la gravedad.
¿Qué le gustaría descubrir sobre un agujero negro?
Me gustaría ver un momento en el que la teoría de la relatividad falle. De hecho Einstein no pensaba que existieran los agujeros negros porque la teoría predice que en el centro del agujero negro se presenta una singularidad, que no es más que una manera rimbombante de decir que no tenemos ni idea de qué pasa ahí, porque la teoría falla, es como dividir por cero. Igual que pasamos de la teoría de Newton de la gravedad a la teoría de la relatividad general, debe haber algún momento en el que haya una teoría extra que englobe ambas teorías, por defecto, y que quizá combine las dos partes fundamentales de la naturaleza, la que dice cómo funciona la gravedad y cómo funciona lo muy pequeño, quizás haya un momento en que esas dos teóricas las podamos compaginar y podamos entender qué existe dentro de un agujero negro y ya no sea una singularidad.
