Los científicos han obtenido
la primera imagen de un agujero negro, utilizando las observaciones del
Telescopio del horizonte de eventos del centro de la galaxia M87. La
imagen muestra un anillo brillante formado cuando la luz se curva en la
gravedad intensa alrededor de un agujero negro que es 6.500 millones de veces
más masivo que el Sol. Crédito: Event Horizon Telescope
Collaboration - ›Vista ampliada
Este
revolucionario avance ha sido anunciado hoy 10 de abril mediante una serie de
seis artículos científicos publicados en una edición especial de la
revista The Astrophysical
Journal Letters.
La
imagen revela el agujero negro que hay en el centro de Messier 87; una
galaxia masiva en el cercano cúmulo de galaxias Virgo.
La
sombra de un agujero negro es lo más cerca que podemos estar de una imagen del
agujero negro, un objeto totalmente oscuro del que la luz no puede escapar. El
límite del agujero negro — el horizonte de sucesos del que el EHT toma su
nombre — es aproximadamente 2,5 veces más pequeño que la sombra que proyecta y
mide casi 40.000 millones de km.
Este
agujero negro se encuentra a 55 millones
de años luz de la Tierra y tiene una masa de 6500 millones de veces la del
Sol.
Los
agujeros negros supermasivos son objetos astronómicos relativamente pequeños,
lo que ha hecho imposible observarlos directamente hasta ahora. Dado que el
tamaño del horizonte de sucesos de un agujero negro es proporcional a su masa,
cuanto más masivo es un agujero negro, mayor será su sombra. Gracias a su
enorme masa y su relativa proximidad, se predijo que el agujero negro de M87 sería uno de los más visibles desde
la Tierra, convirtiéndolo en un blanco perfecto para el EHT.
El
EHT une a telescopios de todo el mundo para formar un telescopio virtual sin
precedentes del tamaño de la Tierra.
Aunque
los telescopios no están conectados físicamente, son capaces de sincronizar sus
datos con relojes atómicos — máser de hidrógeno —
que miden con precisión el tiempo de las observaciones. Estas observaciones
fueron recogidas en una longitud de onda de 1,3 mm durante una campaña mundial
desarrollada en 2017. Cada telescopio del EHT produjo enormes cantidades de
datos –aproximadamente 350 terabytes por día– que se almacenaron en discos
duros de helio de alto rendimiento. Estos datos se enviaron a
superordenadores especializados — conocidos como correladores — instalados en
el Instituto de Radioastronomía Max
Planck y el Observatorio
Haystack del MIT, donde se combinaron. Luego, cuidadosamente, se
convirtieron en una imagen utilizando novedosas herramientas computacionales
desarrolladas por la colaboración.
El
EHT ofrece a los científicos una nueva forma de estudiar los objetos más
extremos del universo, predichos por la relatividad
general de Einstein, durante el año del centenario del
histórico experimento que confirmó la teoría por primera vez.
Hace
cien años, dos expediciones fueron enviadas a la Isla Príncipe (frente a las
costas de África) y Sobral (Brasil) para observar el eclipse solar de
1919, con el objetivo de probar la relatividad general viendo si la
luz de las estrellas se doblaba alrededor de los extremos del Sol, tal y como
predijo Einstein. Rememorando estas observaciones, el EHT ha enviado a miembros
del equipo a algunas de las aisladas instalaciones de radioastronomía más altas
del mundo para poner a prueba, una vez más, nuestra comprensión de la gravedad.
“Hemos
tomado la primera fotografía de un agujero negro”, afirmó el director del proyecto EHT, Sheperd
S. Doeleman, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian. “Es una
extraordinaria hazaña científica lograda por un equipo de más de 200
investigadores”.
Los
agujeros negros son objetos cósmicos extraordinarios con enormes masas, pero
con tamaños extremadamente compactos. La presencia de estos objetos afecta a su
entorno de maneras extremas, deformando el espacio-tiempo y sobrecalentando
cualquier material circundante.
“Si
está inmerso en una región brillante, como un disco de gas que refulge
intensamente, podemos esperar que un agujero negro cree una región oscura similar
a una sombra, algo predicho por la relatividad general de Einstein que nunca
habíamos visto antes”, explicó el Presidente del
Consejo Científico del EHT, Heino Falcke, de la Universidad de Radboud, en
Países Bajos. "Esta sombra, causada por la flexión gravitacional y
la captura de luz por parte del horizonte de sucesos, revela mucho sobre la
naturaleza de estos objetos fascinantes y nos ha permitido medir la enorme masa
del agujero negro de M87."
Este gráfico muestra la posición de
la galaxia gigante Messier 87 en la Constelación de Virgo (La Virgen). El mapa
muestra la mayoría de las estrellas visibles a simple vista bajo buenas
condiciones de observación.
Crédito:
ESO,
IAU and Sky & Telescope
Utilizando métodos de calibración múltiple y métodos de imagen, se ha descubierto la presencia de una estructura en forma de anillo con una región central oscura — la sombra del agujero negro — que persistió durante varias observaciones independientes llevadas a cabo por el EHT.
“Cuando
estuvimos seguros de que habíamos captado la imagen de la sombra, pudimos
comparar nuestras observaciones con una extensa biblioteca de modelos
computacionales que incluyen la física del espacio curvo, materia súper
caliente e intensos campos magnéticos. Muchas de las estructuras en la imagen
coinciden sorprendentemente bien con la predicción teórica”, comenta el miembro del Consejo del EHT, Paul T.P.
Ho, Director del Observatorio de Asia del Este. “Esto nos permite
confiar en la interpretación de nuestras observaciones, incluyendo la
estimación de la masa del agujero negro”.
"La confrontación de la teoría
con la observación es siempre un momento crucial para un teórico. Ha sido
motivo de alivio y orgullo concluir que las observaciones coincidían tan bien
con la predicción", agrega el miembro
de Consejo de EHT Luciano Rezzolla, de la Universida de Goethe, Alemania.
Esta imagen muestra las ubicaciones de algunos de los telescopios que
conforman el EHT, así como las líneas de larga base entre los telescopios.
Crédito: ESO / L. Calçada
La
creación del EHT fue un reto formidable que requirió de la actualización y
conexión de una red mundial de ocho telescopios preexistentes, situados en
múltiples emplazamientos a una altitud desafiante. Estos lugares incluyen
volcanes en Hawái y México, las montañas de Arizona y Sierra Nevada (esta
última en España), el desierto chileno de Atacama y la Antártida.
Las
observaciones del EHT utilizan una técnica llamada interferometría de muy larga
base (VLBI, Very-Long-Baseline Interferometry) que sincroniza los telescopios
ubicados en instalaciones de todo el mundo y explota la rotación de nuestro
planeta para formar un enorme telescopio del tamaño de la Tierra,
observando en una longitud de onda de 1,3 mm. El VLBI permite al EHT alcanzar
una resolución angular de 20 microsegundos de arco (suficiente para leer
un periódico en Nueva York desde un café de París.
La
participación del EAO (East Asian Observatory , Observatorio de Asia Oriental)
en el proyecto EHT representa la participación de muchas regiones de Asia,
incluyendo China, Japón, Corea, Taiwán, Vietnam, Tailandia, Malasia, India e
Indonesia.
Los
telescopios que han contribuido a este resultado fueron ALMA, APEX, el telescopio IRAM de 30
metros, el Telescopio James
Clerk Maxwell, el Gran Telescopio
Milimétrico Alfonso Serrano, el Conjunto Submilimétrico, el Telescopio Submilimétrico y el Telescopio del Polo Sur [6]. Las
futuras observaciones del EHT tendrán una sensibilidad sustancialmente mayor
gracias a la participación del Observatorio IRAM NOEMA,
el Telescopio
Groenlandia y el Telescopio Kitt
Peak.
Unos
superordenadores, altamente especializados y ubicados en el Instituto Max Planck de Radioastronomía y
el Observatorio Haystack del MIT,
combinaron petabytes de datos brutos procedentes de estos telescopios.
Las
instalaciones y la financiación europeas han jugado un papel crucial en este
esfuerzo mundial, con la participación de avanzados telescopios europeos y el
apoyo del Consejo Europeo de Investigación,
en concreto, una dotación 14 millones de euros para el proyecto de BlackHoleCam.
Imagen de unas antenas parabólicas del
observatorio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en El Llano de Chajnantor, Chile.
El observatorio ALMA en Chile, el más grande
del mundo, combinó sus funciones con otros centros de Europa y América del
Norte para formar un telescopio virtual
del tamaño de la Tierra, con una extraordinaria resolución que será clave
en futuros hallazgos. REUTERS /Ivan Alvarado Google imagenes
El
conjunto ALMA, (Atacama Large Millimeter/submillimeter
Array) es una instalación
astronómica internacional fruto de la colaboración entre el Observatorio
Europeo Austral (ESO: Europa, representando a sus estados miembros), la
Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. (NSF, National Science
Foundation) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón
(NINS, National Institutes of Natural Sciences) junto con el
Consejo Nacional de Investigación de Canadá (National Research Council), el
Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST; Taiwan): el Instituto de
Astronomía de la Academia Séneca de Taiwán (ASIAA, Academia Sinica Institute of
Astronomy and Astrophysics) y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales
de la República de Corea (KASI, Korea Astronomy and Space Science
Institute), en cooperación con la República de Chile.
Las
operaciones de APEX están
a cargo de ESO; las del Telescopio
de 30 metros está a cargo de IRAM (los socios de IRAM son
MPG (Alemania), CNRS (Francia) e IGN (España)); el Telescopio James Clerk Maxwell está
operado por EAO; el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano está
operado por el INAOE y la UMass; el Conjunto Submilimétrico está operado
por el SAO y ASIAA; y el Telescopio Submilimétrico está
operado por el ARO (Arizona Radio Observatory). Las
operaciones del Telescopio del
Polo Sur están a cargo de la Universidad de Chicago y cuenta con
instrumentación especializada para el EHT proporcionada por la Universidad de Arizona.
El
apoyo de ESO, IRAM y de la Sociedad Max-Planck también fue clave. "Este
resultado se basa en décadas de experiencia europea en astronomía
milimétrica", comentó Karl Schuster, Director de IRAM y
miembro del Consejo del EHT.
La
construcción del EHT y las observaciones anunciadas hoy representan la
culminación de décadas de trabajo observacional, técnico y teórico. Este
ejemplo de trabajo en equipo global requirió de una estrecha colaboración por
parte de investigadores de todo el mundo.
Trece
instituciones trabajaron juntas para crear el EHT, usando tanto
infraestructuras preexistente como el apoyo de una gran variedad de organismos.
La financiación clave fue proporcionada por la NSF (National Science
Foundation), el ERC (Consejo Europeo de Investigación de la UE) y agencias de
financiación de Asia Oriental.
BlackHoleCam
es un proyecto financiado por la UE para obtener imágenes, medir y comprender
los agujeros negros astrofísicos. El objetivo principal de BlackHoleCam y del
Telescopio de horizonte de sucesos (EHT) es hacer la primera imagen del agujero
negro de miles de millones de masas solares situado en la galaxia cercana M87 y
de su primo más pequeño, Sagitario A*, el agujero negro supermasivo del centro
de nuestra Vía Láctea. Esto permite determinar con extrema precisión la
deformación del espacio-tiempo causada por un agujero negro.
“Es
una satisfacción para ESO haber podido contribuir, de manera significativa, en
este resultado a través de su liderazgo europeo y su papel fundamental en dos
de los telescopios que componen el EHT, ubicados en Chile — ALMA y APEX”, comentó el Director General de ESO, Xavier
Barcons. "ALMA es la instalación con mayor sensibilidad del EHT, y
sus 66 antenas de alta precisión fueron críticas a la hora de hacer que el EHT
sea un éxito”.
“Hemos
logrado algo que, hace tan solo una generación, parecía imposible”, concluyó Doeleman. "Los avances
revolucionarios de la tecnología, las conexiones entre los mejores
observatorios de ondas de radio del mundo y los innovadores algoritmos, todo
esto junto, ha abierto una ventana totalmente nueva para el estudio de los agujeros
negros y el horizonte de sucesos”.
Este evento permitirá comprobar la validez de la teoría de la relatividad
general de Albert Einstein en las condiciones de gravedad extrema
de un agujero negro supermasivo. Además, se espera que aclare cómo se originan
los chorros relativistas que emanan de los mayores agujeros negros y que
parecen influir en la evolución de las galaxias.
FUENTE: ESO 1907es – Madrid - 10. abril.2019 / CBA240
Información
adicional
Este
trabajo de investigación se ha presentado en una serie de seis artículos
científicos publicados hoy en un número especial de la revista The Astrophysical Journal Letters.
La
colaboración del EHT involucra a más de 200 investigadores de África, Asia,
Europa, norte y sur de América. La colaboración internacional está trabajando
para captar las imágenes más detalladas de agujeros negros hechas jamás gracias
a la creación de un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Apoyado por
importantes inversiones internacionales, el EHT aúna a telescopios
preexistentes que utilizan nuevos sistemas, creando, básicamente, un nuevo
instrumento con la mayor capacidad de resolución angular que se haya logrado
hasta el momento.
The Atacama Pathfinder Experiment (APEX) is a radio telescope 5,100 meters above sea level, at the Llano de Chajnantor Observatory in the Atacama desert in northern Chile
Los
telescopios individuales involucrados son: ALMA, APEX, el telescopio IRAM de 30
metros, el Observatorio IRAM NOEMA, el JCMT (telescopio James Clerk Maxwell),
el Gran Telescopio Milimétrico (GTM), el Conjunto Submilimétrico (SMA), el
Telescopio Submilimétrico (SMT), el Telescopio del Polo Sur (SPT), el
Telescopio Kitt Peak y el Telescopio de Groenlandia (GLT).
Sierra Nevada IRAM Radio Telescopio. Crédito:Francisco Javier Mora/Google imagenes
El
consorcio EHT está formado por 13 institutos; el Instituto de Astronomía y
Astrofísica de la Academia Séneca, la Universidad de Arizona, la Universidad de
Chicago, el Observatorio de Asia oriental, la Universidad Goethe de Frankfurt,
el Instituto de Radioastronomía Milimétrica, el Gran Telescopio Milimétrico, el
Instituto Max Planck de Radioastronomía, el Observatorio Haystack del MIT, el
Observatorio Astronómico Nacional de Japón, el Instituto Perimeter de Física
Teórica, la Universidad de Radboud y del Observatorio Astrofísico Smithsonian.
ESO
es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el
observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con dieciséis países
miembros: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia,
Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República
Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile, y con Australia como
aliado estratégico. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño,
construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres
que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos.
ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la
cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones
de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal,
ESO opera el Very Large Telescope junto con su interferómetro VLTI (Very Large
Telescope Interferometer), el más avanzado del mundo, así como dos telescopios
de rastreo: VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e
Infrarrojo para Astronomía), que trabaja en el infrarrojo, y el VST (VLT Survey
Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT), que rastrea en luz visible. También
en Paranal, ESO albergará y operará el Conjunto de Telescopios Cherenkov Sur,
el observatorio de rayos gamma más sensible y más grande del mundo. ESO también
es socio de dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, actualmente el mayor
proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Finalmente, en Cerro
Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large
Telescope), de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para
mirar el cielo”.
Las
traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red
de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que
incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los
países miembros de ESO y de otras naciones.
El nodo español de la red ESON está
representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.
Presentación de la primera imagen real de un
agujero negro por el Telescopio Horizonte de Sucesos - Público.es -Madrid-10.abril.2019
Fuente General: ESO 1907es – Madrid - 10. abril.2019 et al.
Fuente General: ESO 1907es – Madrid - 10. abril.2019 et al.
Traducción libre de Soca
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