Te explicamos lo que se ve realmente en la imagen del agujero negro de M87

Javier Peláez
·6  min de lectura
Representación de la polarización alrededor del disco de materia del agujero negro de M87 realizada por el consorcio internacional EHT
Representación de la polarización alrededor del disco de materia del agujero negro de M87 realizada por el consorcio internacional EHT

La astronomía es uno de los campos más agradecidos para la divulgación. El Universo es fascinante y explicar los misterios del cosmos es algo que siempre le interesa al público. Pocos pueden resistirse al encanto de las bellas imágenes de lejanas galaxias, los cúmulos y nebulosas con sus increíbles colores, los exóticos planetas descubiertos alrededor de nuevos soles. Sin embargo, una gran parte de estas bonitas estampas cósmicas no son reales, en realidad son interpretaciones y recreaciones. Se basan en datos científicos, por supuesto, pero debemos saber que las galaxias y nebulosas se colorean, los inquietantes cuásares son extrapolaciones de gráficas y datos, y la imagen de esos exuberantes exoplanetas tan solo son ilustraciones artísticas.

Todos estos coloridos artificios captan la atención del visitante menos especializado y resultan de gran utilidad para explicar complicados descubrimientos astrofísicos, que normalmente consisten en fórmulas, gráficos y ecuaciones, pero en el camino también corremos el riesgo de implantar una idea errónea de los instrumentos y métodos científicos. En estos días estamos viviendo un claro ejemplo de esta habitual confusión con la imagen del agujero negro de M87 que, a pesar de haber llenado portadas y titulares por todo el mundo, está dejando más dudas que certezas en muchos lectores.

Siguiendo la regla del gran Richard Feynman que afirmaba que conocer la verdad científica de algo nunca le quita belleza sino que le suma, hemos contactado con Francis Villatoro, físico, matemático y uno de los divulgadores más conocidos en la red, para entender qué estamos viendo en esa imagen.

¿Es realmente una fotografía?

No exactamente. De hecho ni siquiera es una imagen nueva. Hace dos años, en abril de 2019, el gran consorcio internacional de científicos del Telescopio de Horizonte de Sucesos publicó la primera imagen de un agujero negro. Se trataba del enorme agujero negro situado en el centro de la galaxia Messier 87, situado a 55 millones de años luz de la Tierra, y lo que nos mostraban los científicos en realidad es una composición realizada a partir de datos, tomados durante diferentes días (5, 6, 10 y 11 de abril de 2017) utilizando ocho radiotelescopios situados en 6 lugares diferentes.

El agujero negro en el centro de la galaxia M87, observaciones durante diferentes días de 2017 | EMT
El agujero negro en el centro de la galaxia M87, observaciones durante diferentes días de 2017 | EMT

Esta red de telescopios, conocida como EHT (Telescopio de Horizonte de Sucesos) recopiló una ingente cantidad de información (5 petabytes) en forma de ondas de radio, es decir, la imagen que vemos no se ha realizado con luz visible como la que captura nuestra cámara de fotos, sino por longitudes de onda de 1,3 milímetros (228 GHz).

Entonces… ¿es la misma imagen que en 2019?

Sí, es la misma imagen publicada en 2019… pero se han añadido nuevos datos y descubrimientos sobre el agujero negro de M87. Hace solo unos días se publicaban dos importantes artículos en The Astrophysical Journal Letters sobre la polarización en el anillo del agujero negro y sobre la estructura de los campos magnéticos cerca del horizonte de sucesos. Por tanto, lo que han hecho los científicos es coger esos nuevos datos sobre polarización y magnetismo en las proximidades del agujero negro y han incorporado los recientes descubrimientos a la imagen de 2019.

“La nueva imagen está aún más procesada que la original de hace dos años”, nos explica Villatoro. “Lo que estamos viendo en esa imagen es una composición basada en algoritmos según los datos de polarización, pero debemos entender que en ningún caso es una imagen real. Es una simulación realizada por ordenador para explicar al público general la representación científica de la polarización que se hace utilizando flechitas. Si en realidad estuviéramos cerca de ese fenómeno no lo veríamos como esta imagen, sino que nos encontraríamos con una gran cantidad de luz y calor, tal y como si estuviéramos mirando cerca del Sol”.

La polarización es un concepto difícil de explicar al público en general, y por eso los investigadores han optado por mostrar en la imagen una especie de dobleces de la luz, aunque en realidad no se observa así, es simplemente una manera de ilustrar la polarización, un fenómeno físico complicado de divulgar.

Arriba la polarización del disco notada con flechas y abajo su representación en imagen | EHT
Arriba la polarización del disco notada con flechas y abajo su representación en imagen | EHT

Un agujero negro es un objeto tan masivo que no permite que la luz escape de su gravedad, así que no podemos “ver” un agujero negro. Pero sí podemos capturar la luz que le rodea. Junto a un agujero negro orbita una enorme cantidad de materia y gas que gira a velocidades cercanas a la luz y que forma un anillo alrededor del agujero negro. Ese disco de materia es enorme y giran tan rápidamente que la materia está muy caliente, en estado de plasma y por eso “brillan” como un anillo anaranjado

Lo que vemos en esa imagen es la representación de la emisión de los electrones cuando se aceleran en movimiento espiral en el que están cayendo hacia el agujero negro. Los científicos llamamos a este fenómeno “radiación sincrotrón” y podemos explicarlo de manera sencilla de esta manera: la materia gira y gira rápidamente, acelerándose cada vez más. Un electrón acelerado emite radiación en forma de ondas electromagnéticas que podemos captar en muchas longitudes de onda. En el espectro visible las detectamos como luz, pero también emite en otras longitudes como el infrarrojo, el ultravioleta y, por supuesto, en ondas de radio. De hecho, ese disco de materia tiene una temperatura tan elevada que emite prácticamente en todo el espectro electromagnético, lo que ocurre es que nuestros instrumentos (los radiotelescopios que forman el EHT) captan las ondas de radio.

“Ahora para entender la polarización imagina que esa materia, esos electrones son como barcos navegando alrededor de ese agujero negro”, nos explica Francis Villatoro. “Esto nos daría una especie de trayectoria en espiral y lo que han descubierto es que las flechas están alineadas en las zonas más brillantes. En el caso de nuestro ejemplo con barcos, los barcos que están en las zonas de los puntos brillantes están más alineados y, por otro lado, en las zonas más oscuras del anillo, los barcos se disponen más aleatoriamente, como si estuviesen mirando unos hacia una dirección y otros hacia otra diferente”.

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Referencias científicas y más información:

The Event Horizon Telescope Collaboration "First M87 Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring" The Astrophysical Journal Letters, 910:L12 (48pp), 2021 March 20 DOI:10.3847/2041-8213/abe71d

The Event Horizon Telescope Collaboration "First M87 Event Horizon Telescope Results. VIII. Magnetic Field Structure near The Event Horizon" The Astrophysical Journal Letters, 910:L13 (43pp), 2021 March 20 DOI:10.3847/2041-8213/abe4de