Fa tres anys, la comunitat científica de l'Event Horizon Telescope (EHT) va sorprendre el món amb la primera fotografia d'un forat negre capturada a la galàxia veïna M87. Ara, el mateix equip ha demostrat per primera vegada evidència visual directa de amb la primera imatge del forat negre de la nostra galàxia, utilitzant observacions d'una xarxa global de radiotelescopis.
En aquest article t'explicarem com s'ha aconseguit una imatge del forat negre de la nostra galàxia i quines repercussions té.
Captar una imatge del forat negre de la nostra galàxia
Aquest és Sagitari A*, una font de radiació altament variable que canvia constantment. Els científics han estat fent servir algoritmes durant anys per reconstruir la seva evolució en el temps com si fos una «pel·lícula», però ara ho han aconseguit i renderitzat les seves imatges fixes.
A més d'un conjunt d'articles publicats en una edició especial de The Astrophysical Journal Letters, l'equip de col·laboració de l'Event Horizon Telescope (EHT) va donar a conèixer la fita avui en una sèrie de conferències de premsa internacionals simultànies a tot el món.
«Aquesta és la primera imatge de Sagitari A*, el forat negre supermassiu al centre de la Via Làctia, que és 4 milions de vegades més massiu que el Sol. Brindem la primera evidència visual directa de la seva existència», va dir Sara Issaoun, Astrofísica de Harvard Un investigador del Centre, parlant a la seu de l'Observatori Europeu Austral (ESO) a Munic (Alemanya).
Els resultats van proporcionar proves aclaparadores que l'objecte era un forat negre i van proporcionar pistes valuoses sobre el funcionament d'aquestes estrelles gegants, que es creu que es troben al centre de la majoria de les galàxies.
Segons més de 300 científics dels 80 centres involucrats en el descobriment, el gegantí forat «pesa» uns 4 milions de masses solars, en una regió no més gran que el nostre sistema solar, a 27.000 anys llum del nostre planeta. Des de la nostra perspectiva, és de la mida d'una rosquilla a la lluna al cel.
Primera evidència visual
La imatge és una mirada llargament esperada a l'objecte massiu al centre de la nostra galàxia. Els científics han vist estrelles orbitant alguns objectes invisibles, compactes i molt grans al centre de la Via Làctia. Això suggereix fortament que el cos celeste Sadge A* és un forat negre.
Encara que no podem veure el forat negre en si perquè és completament fosc, el gas brillant que l'envolta revela una característica distintiva: una regió central fosca (anomenada ombra) envoltada per una estructura d'anell brillant. La nova vista captura la llum doblegada per la poderosa gravetat del forat negre.
"Ens va sorprendre que la mida de l'anell coincidís tan bé amb les prediccions de la teoria general de la relativitat d'Einstein", va dir Geoffrey Bower, científic en cap del projecte EHT a l'Institut d'Astronomia i Astrofísica, Acadèmia Sinica, Taipei. «Aquestes observacions sense precedents milloren en gran mesura la nostra comprensió del que passa al centre de la nostra galàxia i brinden nous coneixements sobre com els forats negres gegants interactuen amb el seu entorn".
Observar un objecte tan distant requeriria un telescopi de la mida de la Terra, encara que de manera virtual o equivalent, i això és el que pot assolir l'EHT. Consta de vuit radiotelescopis ubicats a Xile, Estats Units, Mèxic, Espanya i el Pol Sud. Als EUA, operat per l'Observatori Europeu Austral (ESO) i altres socis internacionals al desert d'Atacama a Xile, a Europa destaca l'Institut de Radioastronomia Mil·limètrica (IRAM) a Sierra Nevada (Granada).
L'EHT va observar Sagitari A* durant diverses nits consecutives, recopilant dades durant hores, de manera similar a l'ús de llargues exposicions en una càmera fixa. Entre els radiotelescopis que componen l'EHT, l'antena IRAM de 30 metres de llarg va jugar un paper crucial a les observacions, permetent obtenir les primeres imatges.
A través d'una tècnica anomenada interferometria de referència molt llarga (VLBI, que utilitza operacions matemàtiques en lloc de lents), els senyals de tots els radiotelescopis s'han combinat i les seves dades han estat processades per algorismes i superordinadors per reconstruir la millor imatge possible.
Thalia Traianou, investigadora de l'Institut Andalús d'Astrofísica (IAA-CSIC), afegeix: “La tecnologia ens permetrà obtenir noves imatges dels forats negres i fins i tot pel·lícules”.
Dos forats negres similars
Pel que fa a la imatge del forat negre de la galàxia M87 presa el 2019, els científics coincideixen que els dos forats negres es veuen molt similars, malgrat que el forat negre de la nostra galàxia és més de 1000 vegades més petit i menys massiu que M87*, que té 55 milions d'anys llum. L'estrella gegant té una massa de 6.500 milions de sols i un diàmetre de 9.000 milions de quilòmetres, cosa que significa que el sistema solar fins a Neptuno hi entrarà.
«Tenim dos tipus completament diferents de galàxies i dues masses de forats negres molt diferents, però a prop de les vores d'aquests forats negres, es veuen sorprenentment similars», va dir Sera Markoff, copresident del Comitè Científic de l'EHT i professor d'astrofísica teòrica de la Universitat d'Amsterdam. Això ens diu que la relativitat general governa aquests objectes de prop, i que qualsevol diferència que vegem a més distància es deu a diferències en la matèria que envolta el forat negre. »
Així ho explica a SMC Espanya Roberto Emparan, físic teòric i professor ICREA de l'Institut de Cosmologia de la Universitat de Barcelona: «De moment, podem dir que la similitud entre la imatge del M87* del 2019 i la imatge actual prové d'una SgrA * que mostra que, independentment de la mida del forat negre, l'entorn més proper al forat negre és molt semblant. Les futures observacions ens diran més sobre les propietats de la matèria que envolta el forat negre, i podrem dir si l'objecte és realment el que va predir la teoria d'Einstein, o un 'impostor' o 'imitador' més exòtic».
Coincideixen Gonzalo J. Olmo, professor del Departament de Física Teòrica i IFIC del Centre Híbrid de la Universitat de València i el CSIC, i Diego Rubiera-García, investigador Talent del Departament de Física Teòrica de la Universitat Complutense de Madrid. “Encara que aquest objecte és mil vegades més gran que els objectes observats avui a la Via Làctica, la seva similitud amb el nostre 'petit' forat negre mostra la generalitat de la física que descriu aquests objectes”, subratllen a SMC Espanya.
Tot i això, els resultats d'avui són molt més difícils que M87*, encara que Sagitari A* és més a prop. L'equip va haver de desenvolupar noves i sofisticades eines per explicar el moviment del gas al voltant de Sgr A*. Mentre que el M87* és un objectiu més simple i estable, gairebé totes les imatges tenen el mateix aspecte, el Sgr A* no ho és.
"El gas a prop del forat negre es mou a la mateixa velocitat, gairebé tan ràpid com la llum, a prop de Sagitari A* i M87*", va explicar el científic de l'EHT Chi-kwan Chan de l'Observatori Steward i del Departament d'Astronomia i Dades de la Universitat d'Arizona, mentre que el gas triga de dies a setmanes a orbitar el M87* més gran, el Sagitari A*, molt més petit, completa una òrbita en minuts».
«Això significa que la brillantor i el patró del gas al voltant de Sagitari A* està canviant ràpidament a mesura que l'EHT coopera per observar-ho: és una mica com tractar de prendre una imatge clara d'un cadell perseguint la cua ràpidament«, va continuar.
La imatge del forat negre Sgr A* és una mitjana de les diferents imatges que va extreure l'equip, i finalment va revelar l'estrella gegant al centre de la Via Làctia per primer cop.
Espero que amb aquesta informació pugueu conèixer més sobre les imatges captades del forat negre de la nostra galàxia.