Después de tomar la icónica foto de un agujero negro, los científicos ahora quieren hacer una película

Un error muy extendido ha sido el de equiparar los agujeros negros en el espacio con la nada, «el fin de todo». Pero un equipo global de científicos, incluidos investigadores financiados por la UE, logró fotografiarlos y descubrió suficiente evidencia nueva para impulsar su investigación aún más.

El astrónomo y profesor holandés-alemán Heino Falcke es uno de los que quieren comprender «el último extremo de nuestro conocimiento»: los agujeros negros.

Falcke, profesor de física de astropartículas y radioastronomía en la Universidad de Radboud en los Países Bajos, es uno de los líderes del Event Horizon Telescope (EHT), una red global de telescopios que capturó la primera imagen de un agujero negro en 2019.

Junto a sus compañeros, ahora quiere ir más allá y crear el primer vídeo de estos increíbles y misteriosos objetos espaciales.

Adquirir más conocimientos sobre los agujeros negros será crucial para comprender el universo, afirmó Falcke, y el nuevo proyecto BlackHolistic, financiado por la UE, que se desarrollará hasta 2029, debería proporcionar pistas vitales.

Con casi 14 000 millones de euros de financiación de la UE, los científicos pretenden llevar la investigación del EHT más allá y profundizar nuestro conocimiento sobre los agujeros negros, con la ayuda de hardware de supercomputación y un nuevo telescopio de radio en Namibia.

«Los agujeros negros, hasta cierto punto, tienen la misma física que el Big Bang», afirmó Falcke. “También son astrofísicamente importantes como los productores de energía más eficientes del universo y, en última instancia, fascinantes. Son objetos míticos donde el tiempo parece haberse detenido.»

Imágenes de una galaxia muy, muy lejana

En 2019, utilizando su red global, el EHT produjo una imagen del agujero negro en el centro de M87, una galaxia a 54 millones de años luz de la Tierra.

Fue el primer vistazo de la «sombra» de un agujero negro, la mancha oscura que marca su «horizonte de sucesos», el límite más allá del cual nada (materia, energía o incluso luz) puede escapar de su atracción gravitacional.

Por esta imagen de alta resolución, Falcke recibió el Premio Balzan 2023, dotado con 760.000 euros. «Esto fue absolutamente asombroso», afirmó. «Es uno de los grandes premios de la ciencia». También escribió un libro superventas sobre su investigación titulado Luz en la oscuridad.

El EHT siguió con una imagen de Sagitario A*, un agujero negro en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, en 2022.

Ahora Falcke y un equipo de astrónomos británicos, holandeses, finlandeses y namibios de BlackHolistic, junto con el EHT, filmarán un vídeo histórico de los agujeros negros.

Con la ayuda de un nuevo telescopio de 15 metros de ancho en Namibia llamado Africa Millimeter Telescope (AMT), el objetivo es producir vídeos de horas de duración del plasma y el gas arremolinándose alrededor de los horizontes de sucesos de M87 y Sagitario A*.

“Hicimos la primera fotografía de un agujero negro. Ahora tenemos que dar un paso más. Queremos hacer la primera película sobre agujeros negros», afirmó Falcke.

Combinando el AMT con los telescopios EHT existentes en América del Norte y del Sur, Europa y el Polo Sur, el equipo podrá mantener el agujero negro a la vista durante más tiempo. Esto facilitará la filmación.

Desafío: manejar grandes cantidades de datos espaciales

M87 es un agujero negro supermasivo, aproximadamente 6 mil millones de veces la masa de nuestro Sol. Aún así, es difícil de encontrar. Su horizonte de sucesos es aproximadamente del tamaño de nuestro sistema solar, pero a una gran distancia de nosotros.

A medida que la Tierra gira, el agujero negro se elevará a la luz de diferentes telescopios de todo el mundo, lo que permitirá recopilar imágenes continuas cada pocos días y recopilar una combinación de esas imágenes.

Para Sagitario A*, que es mucho más pequeño, aproximadamente 4 millones de veces la masa de nuestro Sol, habrá que tomar imágenes cada cinco minutos para ver los cambios alrededor del agujero negro.

Los telescopios observan los agujeros negros en ondas de radio, con sus vistas unidas mediante un proceso que utiliza ondas electromagnéticas para extraer información y producir una sola vista. Actualmente, esto es imposible de lograr con un solo telescopio.

El material alrededor de Sagitario A*, principalmente materia gaseosa, se mueve mucho más rápido que el que se encuentra alrededor de M87, completando una órbita en unas pocas horas, en comparación con las dos semanas de M87. Su observación requiere el uso del AMT de Namibia.

La cantidad de datos producidos por los telescopios es alucinante: cinco petabytes o más, o 5 mil millones de gigabytes, demasiado para transferirlo a Internet en un tiempo razonable. En cambio, los datos deben transportarse físicamente a instalaciones de procesamiento en Estados Unidos y Alemania.

Para los próximos vídeos sobre el agujero negro, Falcke advirtió que «esto sólo va a empeorar». Habrá muchos más datos por venir”.

¿Veremos una estrella desnuda?

Michael Kramer, que fue uno de los líderes, junto con Falcke, en una iniciativa espacial anterior financiada por la UE, BLACKHOLECAM 2014-2020, dijo que producir vídeos de agujeros negros proporcionará mucha más información que imágenes individuales. Kramer es director del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania.

Las imágenes publicadas anteriormente, dijo, «tenían este punto brillante a su alrededor»: grandes trozos de plasma siendo devorados por el agujero negro.

En los vídeos, estos puntos brillantes se moverán, dijo. «Al observar cómo se mueve este plasma, se obtiene una comprensión mucho mejor de la dinámica. También se puede controlar mejor la geometría y la orientación del agujero negro”.

Ese movimiento debería permitir una medición mucho más precisa de la masa del agujero negro, del mismo modo que podemos calcular la masa del Sol «viendo los planetas y cómo orbitan alrededor del centro del Sistema Solar», explicó Kramer.

La dirección del plasma también revelará la orientación del material en órbita a medida que pierde energía lentamente y gira en espiral hacia adentro. Incluso puede ser posible ver una estrella arrancada del agujero negro si te acercas demasiado.

«Eso sería genial», dijo Falcke. «Si vas allí, estamos listos».

Un misterio del universo.

«Los agujeros negros son parte de nuestra historia», afirmó. «Algunos elementos de nuestro cuerpo no estarían aquí si los agujeros negros no los hubieran transportado a lo largo del universo».

Describió los esfuerzos de investigación de BlackHolistic como «algo atrevidos». Pero señaló que los agujeros negros son esencialmente «los objetos más simples del universo porque se describen con sólo dos números: cuánta masa tienen y cuánto giran».

«Cada célula de tu cuerpo es infinitamente más complicada que un agujero negro».

A pesar de esa falsa simplicidad, existe mucha incertidumbre sobre los límites del espacio y el tiempo dentro de un agujero negro que aún desconcierta a los investigadores.

«Busco el misterio del universo», dijo Falcke, «y creo que siempre habrá misterio».

Los primeros vídeos de agujeros negros proporcionarán al menos algunas respuestas.

Este artículo apareció originalmente en Rivista Orizzont.