Descubren cómo ver los infinitos anillos de luz de un agujero negro

  23 Marzo 2020    Leído: 187
Descubren cómo ver los infinitos anillos de luz de un agujero negro

Varios telescopios espaciales, en la órbita de la Tierra y más allá, permitirían observar la intrincada estructura de la fotosfera, situada justo por encima del horizonte de sucesos.

El año pasado el hombre logró ver el abismo. El consorcio internacional del «Event Horizon Telecope» (EHT), formado por 200 investigadores, produjo la primera imagen de la historia de un agujero negro. Aunque sería más correcto decir que se pudo ver el horizonte de sucesos, la superficie o frontera de estos objetos, a partir de la cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar de la inmensa gravedad. En concreto, el año pasado se pudo resolver una imagen de M87*, el agujero negro supermasivo situado en la galaxia M87, a 55 millones de años luz de la Tierra. Esto inauguró un campo en el que se podrá comprobar la Relatividad de Einstein en estos extremos entornos y estudiar la evolución de otros agujeros negros, que tienen un importante papel en la evolución de las galaxias.

Ahora, un grupo de científicos ha calculado cómo observar uno de estos agujeros negros con más detalle. Investigadores del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, en EE.UU., dirigidos por Michael Johnson, han sugerido que será posible observar unos anillos de fotones que se forman en el entorno de estos agujeros negros a causa del tirón gravitacional, y que, según los modelos, crean una estructura de infinitos anillos de luz, similar a lo que se vería al mirar a un espejo ilimitado. Estos anillos aparecen por encima del horizonte de sucesos y por debajo del disco de acreción, un enorme «plato» de gas que está girando a altas velocidades y siendo devorado por el agujero. Los estudios de Johnson y colegas se han publicado en la revista « Science Advances».

«La primera imagen del agujero negro de hecho contiene una serie de anillos», ha dicho Johnson en « ScienceAlert.com», pero la resolución de la imagen no permite distinguirlos. Sin embargo, gracias a la teoría sabemos que «cada anillo sucesivo tiene el mismo diámetro, pero se hace más acusado porque su luz ha girado más veces antes de llegar al observador». Por eso, también sabemos que en el borroso entorno de M87* los investigadores «capturamos una chispa de toda la complejidad que debe emerger en la imagen de cualquier agujero negro», ha añadido el investigador.

La búsqueda de los anillos
Según han propuesto, será posible aprender más sobre esta complejidad. El blanco de sus pesquisas son unos anillos que son resultado de la órbita de los fotones cuando quedan atrapados por la gravedad y que forman lo que se conoce como «fotosfera». En teoría, esta fotosfera es un anillo perfecto de luz que rodea al agujero negro, en la órbita más cercana posible a estos objetos. Para estos fotones, estar más cerca implicaría acabar engullido antes o después.

A través de una serie de modelos, los científicos han analizado hasta qué punto sería posible observar los anillos de fotones con los interferómetros, radiotelescopios que funcionan conjuntamente para observar los agujeros negros. Gracias a esto, han observado que bastaría con añadir un telescopio espacial a los instrumentos del «Event Horizon Telescope».

Más difícil que ver una naranja en la Luna
La primera fotografía de un agujero negro fue resultado de observar un objeto tan grande como una naranja puesta en la superficie de la Luna. Así que quizás no sorprenda que tomar medidas desde la Tierra y el espacio (con un nuevo telescopio espacial) aporte una distancia entre los instrumentos que permita mejorar la resolución de las observaciones. Pero, según Johnson, así solo se podría ver uno de los anillos. Para ver los siguientes, habría que poner un telescopio en la Luna y quizás otro más allá. Nada de esto es imposible, si bien todavía falta tiempo (y dinero) para que se haga realidad.

¿Para qué? Si en la primera fotografía de un agujero negro se puede ver el contorno difuso y asimétrico del disco de acreción (en naranja brillante), en algún lugar, en el núcleo oscuro, existe una fotosfera, una esfera muy fina de luz que los telescopios no pueden detectar por el momento. Pero con un telescopio espacial y más esfuerzos teóricos, debería de ser posible observarla y estudiarla.

Esto es fantástico, porque el anillo contiene información sobre la masa, el tamaño y la rotación del agujero negro, lo que le permitiría a los investigadores hacer estimaciones mucho más precisas sobre estas propiedades. Y no solo eso: teóricamente, cada uno de los sub-anillos de fotones almacena información sobre el resto del universo observable, en distintos momentos y desde la «perspectiva» del agujero negro. Según los autores de este trabajo, estas finas esferas de luz son como los fotogramas de una película. ¿Podrá alguien verla alguna vez?

abc


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