Agujero Negro!

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Antes que nada, se debe señalar que nos referiremos a "ver" un agujero negro para que se entienda de manera intuitiva. Pero, en realidad, no podremos ver el agujero en sí, sino que se podrá distinguir (esperamos) el borde de su horizonte de sucesos, junto al disco de acreción que lo rodea.

John Michell, un geólogo inglés, envió un documento en 1783 a la Royal Society en donde expresaba la idea de un cuerpo tan denso, que la velocidad de escape alcanzaría a la de la luz y, por ende, sería invisible. Trece años más tarde, fue el matemático Pierre-Simon Laplace quien explicó la misma idea, pero como en esa época se entendía a la luz como una onda sin masa, el concepto fue descartado.

No fue hasta 1915 cuando Albert Einstein desarrolló la relatividad general, en donde demostró a través de sus ecuaciones que la luz sí era influida por la gravedad como consecuencia de la geometría curvada del espacio.

En el contexto de la Primera Guerra Mundial, Karl Schwardzschild halló una solución matemática a las ecuaciones de Einstein, en donde explicaba que podría existir un cuerpo capaz de "absorber" luz. Ya en 1930, Subrahmanyan Chandrasekhar propuso la existencia de un cuerpo que no emitiese radiación, y con una masa crítica capaz de colapsar gravitacionalmente sin nada lo suficientemente fuerte para frenar el proceso.

Posteriormente, en 1939, Robert Oppenheimer logró predecir que una estrella masiva podría colapsar, por lo que daba paso a la idea de que los agujeros podrían formarse y existir en la naturaleza propia del universo.

En 1967, Stephen Hawking y Roger Penrose probaron matemáticamente que los agujeros negros defintivamente eran soluciones a las ecuaciones de Einstein, por lo que se desató un impulso científico para encontrarlos. En 1971 se halló a Cygnus X-1, el primer agujero negro detectado, a 6000 años luz de distancia de nuestro planeta.

El término "agujero negro" fue acuñado por John Wheeler durante un Congreso en 1969, sustituyendo el nombre por el que eran conocidos anteriormente: "estrella en colapso gravitatorio completo".

Desde entonces, los agujeros negros traspasaron la frontera de la ciencia y se instalaron en la conciencia popular, volviéndolo uno de los objetos más "famosos" del universo.

Actualmente, sabemos que los agujeros negros son objetos tan densos que, en determinado punto - conocido como horizonte de sucesos o eventos - nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su fuerza de gravedad. Por esto son negros. Sabemos que existen por su interacción con la luz, su brillante disco de acreción, en donde la materia y el gas se desplazan a velocidades cercanas a la de la luz, y al movimiento de otros cuerpos, como estrellas, a su alrededor.

Nunca se ha observado uno de manera directa, pero eso cambiará el próximo 10 de abril.

¿Qué es el #EHT?

EHT son las siglas de Event Horizon Telescope, un proyecto nacido en 2017 que fijó como objetivo obtener imágenes directas de un agujero negro por primera vez en la historia.

Debido a que el agujero negro en sí no emite fotones, no se lo puede "ver" directamente, pero sí se puede observar su sombra y detectar la radiación emitida por el disco de acreción y su entorno. Así, el EHT logra reconstruir en imágenes las estructuras que resultan de la fuerte gravedad del agujero negro.

El problema es que ningún telescopio óptico tiene el suficiente poder como para obtener detalles de sus inmediaciones. Además, el polvo y gas presentes en la línea de visión dificultaría el trabajo de los mismos.

Por este motivo, el EHT diseñó una red observacional de 8 radiotelescopios distribuidos por todo el mundo que, funcionando al unísono, logran trabajar como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra, lo suficientemente potente como para detectar un cabello humano a 500 kilómetros de distancia o fotografiar una pelota de golf en la superficie de la Luna.

La red está compuesta por:

• ALMA, en el desierto de Atacama, Chile. - https://bit.ly/2OYdLyw
• APEX, en la meseta de Chajnantor Plateau, Chile. - https://bit.ly/2OUxoY4
• IRAM 30m, en Pico Veleta, España. - https://bit.ly/2WPvQkX
• LMT, en Puebla, México. - https://bit.ly/1AhgPaY
• SMT, en Arizona, Estados Unidos. - https://bit.ly/2G4LAea
• JCMT, en Hawái, Estados Unidos. - https://bit.ly/2Iep1W2
• SMA, en Hawái, Estados Unidos. - https://bit.ly/2Iik5iU
• SPT, en el polo sur. - https://bit.ly/2wSJ4CZ

Del 4 al 14 de abril de 2017, los instrumentos apuntaron a Sagitario A*, el agujero central de la Vía Láctea, a 26.000 años luz de distancia; y al agujero central de la galaxia M87, situada a 53,5 millones de años luz de distancia de nuestro sistema solar.

¿Por qué estos cuerpos y no otros? Porque son dos de los que tienen los mayores horizontes de sucesos aparentes.

Sagitario A* tiene una masa estimada de 4,3 millones de soles. La misma fue calculada a partir de la órbita de las estrellas que lo rodean. Justamente esta forma de medición de masas de agujeros negros es lo que podría cambiar a partir del próximo miércoles.

La galaxia elíptica Messier 87 tiene, en su centro, un agujero negro negro 6 mil millones de veces más masivo que el Sol, es decir, unas 1.500 veces la masa de Sagitario A*. Además, desde su núcleo emergen a casi la velocidad de la luz poderosos chorros de plasma generados por los fuertes campos magnéticos presentes en los alrededores del agujero negro.

¿Por qué se utilizan radiotelescopios?

El EHT se basa en una técnica llamada Interferometría de Línea de Base Muy Larga (VLBI), que consiste en observar fuentes de emisión a 1.3 mm (la longitud de onda más corta utilizada a la fecha) para así aumentar considerablemente la cantidad de datos y, por ende, incrementar exponencialmente la precisión. Así, es posible "ver" lo que está detrás del polvo y gas cósmico, algo imposible para un telescopio óptico.

Debido a que los ocho radiotelescopios trabajan como uno, y que la matriz generada cambia su orientación hacia el objetivo debido a la rotación de la Tierra, mientras más observatorios rastreen las señales emitidas por los objetivos (Sagitario A* y M87) mayor será la resolución angular (la capacidad de un telescopio para distinguir entre objetos estrechamente separados), pudiendo simular un telescopio del tamaño de la Tierra. Es decir, mientras más separados se enuentren, mayor será la resolución obtenida.

Además, para obtener los mismos datos, se necesita que la red se encuentre sincronizada y grabe las señales al nivel de una millonésima de segundo, por lo que se emplearon relojes atómicos para lograr tal coordinación.

Cada antena de radio cuenta con su propio centro de almacenamiento. En total, por cada noche de observación se generaron más de 2 petabytes (2 millones de gigabytes). La información debió ser trasladada físicamente (incluso desde el polo sur) hacia dos centros de procesamiento: el Instituto Max Planck (Alemania) y el MIT (Boston).

Las imágenes creadas en las simulaciones, como las que se muestran en el video, pueden ser las más similares a las imágenes reales que veremos pronto.

Luego de meses de análisis y dos años de estudio, finalmente, las imágenes del primer agujero negro serán liberadas el miércoles 10 de abril ante la prensa internacional.

El EHT, junto a otros 62 organismos que comprenden agencias, universidades, organizaciones e instituciones gubernamentales, han convocado a seis conferencias de prensa que se celebrarán de manera simultánea a las 13:00 H (UTC) para comunicar "resultados innovadores".

Las mismas son: Bélgica (Bruselas, inglés), Chile (Santiago, español), Shanghai (mandarín), Japón (Tokio, japonés), Taipei (mandarín) y Estados Unidos (Washington, DC. inglés). Así, se espera llegar a la mayor cantidad de personas. Siete minutos después de comenzadas, se liberará un comunicado de prensa en distintos idiomas y con un extenso material audiovisual.

Además de obtener por primera vez en la historia una imagen de un agujero negro, también se pondrá a prueba la relatividad general.

La misma se ha probado a fondo en pequeños entornos de curvatura del espacio-tiempo, tal como el Sol o la Tierra, incluso a través del sistema GPS. Otra consecuencia de la teoría de Einstein es la flexión de los rayos de luz que pasan cerca de un cuerpo masivo.

Sin embargo, los efectos en el sistema solar son pequeños y la situación podría verse muy diferente en las proximidades de un agujero negro, donde la curvatura del tejido espaciotemporal es extremadamente fuerte. El EHT ayudará a dilucidar esta interrogante y abrirá nuevos marcos de trabajo para la física y la astronomía.

Entre otros avances y técnicas (como el cálculo de masa preciso), se espera que los nuevos resultados también ayuden a comprender mejor los jets que parecen emerger desde los agujeros negros.

¿Por qué en las simulaciones el brillo del agujero negro aparece de manera asimétrica?

Se debe al efecto Doppler, el cual describe el cambio de frecuencia que sufren las ondas electromagnéticas (en este caso la luz) cuando el emisor (el disco de acreción) se encuentra en movimiento. Mientras más rápido sea la velocidad de rotación, mayor será el cambio de frecuencia.

¿Qué hay de esta famosa imagen "https://bit.ly/2TXUo9z"?

En realidad es una simulación. Fue realizada por Jean-Pierre Luminet en 1979, usando nada más que una computadora IBM 7040, mucha matemática y tinta china.

¿Por dónde se podrá ver la conferencia?

Se transmitirá en vivo a través de los canales de You Tube de:

la Comisión Europea  https://bit.ly/2KpTCT0
la Fundación Nacional de Ciencias  https://bit.ly/2afCZ6R

Canal de You Tube del EHT  https://bit.ly/2G6gIdp

Más información  https://bit.ly/2CQe8q2 | https://bit.ly/2WHc0YR

Proyecto EHT  https://bit.ly/2HUf8xl

ESO  https://bit.ly/2COoJla

A su vez, se puede obtener mayor información en las redes sociales oficiales del Event Horizon Telescople: Twitter (@ehtelescope) y Facebook (Event Horizon Telescope). Los hashtags utilizados serán #EHTblackhole y #AskEHTeu

Música: Prophecy by Jon Bentley - https://bit.ly/2WTOkRf | https://bit.ly/29AGd8m | Una pequeña correción. En el video utilizamos la expresión "en base a", que es incorrecta. La manera correcta es "con base en". Lamentablemente, el mal hablar del admin le lleva a estas situaciones, prometemos revisar todo una vez más en publicaciones futuras.

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