Una imagen de lo inobservable - Efecto Cocuyo

Una imagen de lo inobservable

Agujero negro
Paulino Betancourt Figueroa | @p_betanco

Profesor-Investigador Universidad Central de Venezuela • Miembro de la Academia Nacional de Ingeniería y Hábitat • Editor de la Revista Catálisis • Presidente (H) de la Sociedad Venezolana de Catálisis.

Los astrónomos anunciaron el pasado miércoles que al fin habían observado lo inobservable: un agujero negro, un abismo cósmico tan profundo y denso que ni siquiera la luz puede escapar de él. La impresionante imagen, de un anillo en “llamas” dorado y naranja que rodea un círculo oscuro en el corazón de la galaxia conocida como Messier 87 (una galaxia gigante en la constelación de Virgo), a unos 55 millones de años luz de distancia de la Tierra, se parece al Ojo de Sauron del Señor de los Anillos y es un recordatorio del implacable poder de la naturaleza. Los astrónomos lo encontraron en 1974, cuando la noción de agujeros en el espacio todavía era algo nuevo e inquietante.

Desde entonces, lo han estudiado con todos los instrumentos teóricos y de observación apropiados. Indirectamente, lo pesaron, midieron su circunferencia y monitorearon sus “hábitos”. Hablábamos de los agujeros negros con confianza, como las personas que describen un OVNI, cuya existencia no dudan, pero que nadie ha visto nunca. Es así que durante años, los científicos han estado creando modelos matemáticos y simulaciones por computadora que predicen cómo se ven los agujeros negros, lo suficientemente realistas para satisfacer a los investigadores cósmicos y a los fanáticos de “Star Trek” por igual. Pero nada se compara con una imagen real.

Los agujeros negros fueron predichos hace más de 100 años por la teoría de la relatividad de Einstein, aunque él se mostró escéptico de que realmente existieran. Meses después de que Einstein produjera las ecuaciones para la relatividad general, el físico Karl Schwarzschild calculó que si un objeto es lo suficientemente denso, crearía lo que ahora llamamos un agujero negro. Desde entonces, los astrónomos han acumulado evidencia abrumadora de que estos sumideros cósmicos están ahí afuera. Las búsquedas en el cielo mostraron los caminos de las estrellas “torcidas” por la colosal gravedad del agujero negro.

Pero los agujeros negros usualmente son pequeños, oscuros y distantes, por lo que se pensaba que esto era un desafío insuperable. Si se traga toda la luz, ¿cómo es posible verlo? El telescopio horizonte de sucesos (EHT) logró la potencia de fuego necesaria al combinar los datos de ocho de los principales observatorios del mundo, junto a unos 200 científicos, supercomputadoras y 5 petabytes (5.242.880 gigabytes) de datos. Los datos de cada observatorio se analizaron en las supercomputadoras y, mediante algoritmos, se reconstruyó la mejor imagen posible del agujero negro. El telescopio más grande en la historia de la humanidad, tiene la resolución más alta de todos los instrumentos astronómicos que se hayan ensamblado.

Es lo suficientemente nítido como para leer el número de una cédula en Maracaibo desde Cumaná y, más concretamente, para tomar una fotografía del agujero negro en el centro de nuestra galaxia, o al menos, su sombra. La nueva imagen, publicada en Astrophysical Journal Letters, agrega luz a este fenómeno. Lo que la imagen muestra es un gas calentado a millones de grados por la fricción de la gravedad cada vez más fuerte. Efectivamente, vemos el entorno del agujero negro y no el propio agujero, porque este no se ve.

La apariencia de la zona inferior dorada más brillante en la imagen es debida al llamado efecto Doppler relativista, donde las partículas en el lado del disco que giran hacia la Tierra son lanzadas hacia nosotros más rápido y, por lo tanto, aparecen más resplandecientes. La sombra oscura en el interior marca el borde del horizonte de sucesos, el punto de no retorno, más allá del cual la luz o la materia no pueden viajar lo suficientemente rápido como para escapar de la inexorable atracción gravitatoria del agujero negro. Según la teoría de Einstein, la materia, el espacio y el tiempo llegan a su fin y se desvanecen como un sueño.

Hasta donde pudo determinar el equipo de Horizonte de Sucesos, la forma de la sombra es circular, como predice la teoría de Einstein. Esa teoría atribuye la gravedad a la deformación del espacio y el tiempo por la materia y la energía, como lo hace un colchón que se hunde debajo de alguien acostado, y permite que los contenidos del universo, incluidos los rayos de luz, sigan caminos curvos. Por tanto, el espacio-tiempo puede temblar, doblarse, rasgarse, expandirse, girar e incluso desaparecer para siempre en las fauces de un agujero negro.

El último grito en el agujero negro

Los científicos no saben qué sucede en última instancia con lo que caiga dentro de un agujero negro, ni qué fuerzas reinan en el centro, donde, según los cálculos, sabemos que la densidad se acerca al infinito y sale humo de la computadora de la naturaleza. El gas de las estrellas desmembradas cae en picada en el agujero negro, formando un remolino de detritus cósmicos que emiten un último “grito” antes de desaparecer por completo de nuestro universo. La gravedad intensa alrededor del agujero negro convierte algunos de los escombros en un chorro de energía brillante, que sale de las proximidades del agujero a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. El chorro en M87 tiene casi 5.000 años luz de longitud.

Otra teoría de la naturaleza igualmente exitosa e inquebrantable ha coexistido torpemente junto con la relatividad general durante un siglo: la teoría cuántica. La teoría cuántica gobierna el mundo subatómico. La relatividad general y la teoría cuántica gobiernan perfectamente sus respectivos dominios. El problema es que describen mundos que no se parecen en nada. Ambas teorías chocan más furiosamente en los agujeros negros. Por ejemplo, si un agujero negro contiene cuatro millones de masas solares, entonces no debería estar vacío como lo describen las ecuaciones de la relatividad de Einstein.

El triunfo final de la raza humana

Donde toda esta materia estaría empaquetada en una superficie infinitamente densa y pequeña en el centro del agujero negro, llamada singularidad. Esto no tiene mucho sentido, y los científicos lo saben. Para comprender lo que sucede en la singularidad, se necesita una teoría de la gravedad cuántica: que vincule la relatividad general con la teoría cuántica. Esa teoría puede revelar lo que sucede en el interior del agujero negro, incluido lo que engendró nuestro universo: el Big Bang.

Si los científicos alguna vez llegan a comprender la naturaleza en su forma más fundamental, sería, como escribió alguna vez Stephen Hawking, “el triunfo final de la razón humana, porque entonces entenderíamos la mente de Dios”.

Foto: Semana.com

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