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‘Para entender nuestro lugar en el universo debemos comprender los agujeros negros’: George Wong, astrofísico

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En abril del 2019 la humanidad vio por primera vez la imagen de un agujero negro. Aunque desde el siglo XVIII se había teorizado sobre la existencia de estos misteriosos objetos del cosmos, no se había logrado hasta ese momento observar en directo uno de ellos y mucho menos capturar su imagen. 

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Ahora el mundo veía un aro dorado que correspondía a un objeto situado en el centro de Messier 87, una galaxia masiva que se encuentra a 55 millones de años luz de la Tierra.

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La histórica ‘fotografía’ requirió convertir a la Tierra en una especie de telescopio gigante utilizando la tecnología de ocho de los observatorios más potentes del planeta, localizados en lugares que incluían volcanes de Hawái y México, montañas de Arizona y la Sierra Nevada española, el desierto chileno de Atacama y la Antártida. Una hazaña materializada por la colaboración internacional conocida como el Telescopio del Horizonte de Sucesos, en inglés, Event Horizon Telescope (EHT).

Un proyecto que necesitó de la estrecha colaboración de cientos de investigadores en todo el mundo, del trabajo conjunto de 13 instituciones asociadas y de la financiación de la National Science Foundation (NSF) de Estados Unidos, del Consejo Europeo de Investigación (ERC) de la Unión Europea y de organismos de financiación de Asia Oriental.

Junto con la imagen del agujero negro del centro de la Vía Láctea, Sagitario A*, revelada el 12 de mayo del 2022 por el EHT, estas imágenes han abierto para los científicos del mundo una nueva forma de estudiar los objetos más extremos del Universo predichos por la relatividad general de Einstein. Y la colaboración internacional va por más. EL TIEMPO habló con George N. Wong, astrofísico computacional y teórico que hace parte de este proyecto.

El científico, quien ha dedicado su carrera al estudio de los fenómenos de alta energía que se producen cerca de agujeros negros supermasivos, se refirió al significado de los logros de la colaboración internacional, los misterios que aún nos rodean en el cosmos y los posibles hallazgos que en los próximos años ampliarán nuestro horizonte del conocimiento.

¿Por qué decidió interesarse por los agujeros negros?

Un agujero negro es algo tan extremo que cuando te acercas a él, si te acercas demasiado, nunca puedes salir.

Creo que los agujeros negros son geniales porque hacen dos cosas a la vez. Son increíblemente extremos. Son increíblemente masivos y tienen gas cerca que es increíblemente caliente, algo así como 100.000 millones de grados centígrados. Y son tan masivos que doblan la luz cuando esta viaja cerca de ellos. Pero, por otro lado, son muy simples. Como son tan masivos, solo se describen por dos números: lo masivos que son y lo rápido que están rotando. Hay billones de billones de ellos en el universo, y podemos observar algunos. Eso es realmente emocionante porque con mediciones de estos dos números hemos aprendido algo acerca de estos objetos realmente locos que son entornos muy extraños.

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Las nuevas observaciones de 2018 del agujero negro M87* revelan un anillo de plasma brillante del mismo tamaño que el publicado en 2017. La parte más brillante de este anillo, que rodea una sombra central oscura, se ha desplazado unos 30 º con respecto a 2017 para situarse ahora en la posición de las 5 en punto.

Foto:Colaboración del EHT

¿Cómo podemos entender qué son?

Un agujero negro es algo tan extremo que cuando te acercas a él, si te acercas demasiado, nunca puedes salir. Y esto no ocurre con ninguna otra cosa en nuestra experiencia humana. Entro en un edificio y puedo salir. Tenemos cohetes que pueden salir de la superficie de la Tierra, satélites que fueron puestos en órbita y que han dejado el sistema solar. Para mí, la característica que define a los agujeros negros es que son tan extremos que nunca se puede salir de ellos. Tienen lo que se llama horizontes de sucesos, y una vez que se está allí, se está atrapado para siempre.

¿Por qué fue necesario convertir a la Tierra en un telescopio gigante para poder tomar una imagen de un agujero negro?

Para ver cosas muy pequeñas hay que recoger la luz con un instrumento muy grande. Cuanto más pequeño es el objeto, más grande es el telescopio. Los dos agujeros negros más grandes de los que tenemos constancia, que es a lo que apunta el EHT, son del tamaño de una moneda puesta en la superficie de la Luna. Así que es algo increíblemente pequeño. Si hacemos cuentas y decimos que queremos distinguir entre la cara izquierda y la cara derecha de la moneda, necesitaremos un telescopio muy grande.

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Si son algo que el ojo humano no puede ver, ¿los colores que vemos en la imagen es algo que se elige de manera aleatoria?

En cierto nivel, es arbitrario, pero el gas alrededor del agujero negro es increíblemente caliente. Está a 10.000 millones de grados centígrados. A menudo los humanos sienten que las cosas calientes son rojas o naranjas. El fuego a menudo es naranja. Eso fue importante a la hora de elegir, porque no podemos verlo. Cuando elegimos cómo representarlo queríamos dar la impresión de que es algo increíblemente caliente. Así que elegimos algo que era de color naranja y luego pasamos mucho tiempo hablando con personas que entienden la forma en que los ojos humanos trabajan para que fuera más representativo de la verdad.

¿Cómo fue ese momento en el que vieron por primera vez a M87*? El primer agujero negro del que la humanidad tuvo una imagen…

Fue genial. Una de las cosas que hago es trabajar en simulaciones por computador de agujeros negros. Y así, de alguna manera, había visto las predicciones que mis computadores habían hecho sobre lo que veríamos. Pero cuando realmente ves la imagen por primera vez y dices: ‘Oh, Dios mío, es exactamente el tamaño correcto. Coincide exactamente con lo que pensamos que sucedería’. Y hay todas estas pequeñas características, es más brillante en la parte inferior. Es tan increíble porque es esta teoría que tenía 100 años, podemos verlos por primera vez, y coincide con todas las predicciones. Fue una experiencia muy emotiva y emocionante.

¿Cómo fue cuando obtuvieron la de Sagitario A*?

Con Sagitario A* ocurrió algo parecido. Una cosa más complicada es que es mucho más pequeño y menos masivo, por lo que las cosas lo rodean mucho más rápido. A pesar de que fue un problema mucho más difícil de resolver, todavía pudimos aprender un montón de información. Se parece mucho a lo que habíamos visto en M87, pero también es diferente en algunos aspectos. Recuerdo que en aquel momento también pensé: “Vaya, esto es genial, y me pregunto qué nos deparará el futuro, porque las cosas están cambiando muy deprisa”. ¿Podremos tener películas de agujeros negros? Estoy increíblemente entusiasmado con eso, por ejemplo.

¿Están trabajando en conseguir esas películas?

Sí. Es un problema difícil, pero estamos trabajando para conseguir las películas.

¿Cuándo podremos verlas?

Mis labios están sellados, no puedo decirlo, pero va bien.

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¿Pero estamos cerca?

Yo diría que la gente debería estar entusiasmada con las películas. No creo que sea justo decir que hay una línea de tiempo para esto, pero hay un montón de gente que está trabajando en su producción. Creo que la gente debería empezar a emocionarse por verlas pronto.

Imagen de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo del centro de la galaxia.

Foto:Sinc

¿Qué tanto se ha ampliado nuestro conocimiento sobre agujeros negros con estas imágenes del EHT?

Una de las cosas que el EHT ha permitido es probar el régimen de los agujeros negros supermasivos. Hay algunos agujeros negros que tienen la misma masa que, por ejemplo, nuestro Sol, hay otros que tienen 10 veces la masa de nuestra estrella, y luego están los que tienen mil millones de veces la masa del Sol. Una de las predicciones de la relatividad general es que todos estos objetos deberían tener el mismo aspecto, y realmente creíamos eso. Pero es agradable poder probar estas soluciones de agujeros negros de baja masa con, por ejemplo, Ligo (el Observatorio de detección de Ondas Gravitatorias), pero también con agujeros negros supermasivos, simplemente mirándolos directamente y produciendo estas imágenes. Creo que donde más hemos aprendido no es en el agujero negro en sí, sino en lo que ocurre en la vecindad. ¿Qué ocurre con el plasma muy caliente, el gas muy caliente que está cayendo sobre el agujero negro? ¿Qué hace el campo magnético cerca del agujero negro?

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¿Qué interrogante le gustaría resolver como científico?

Una de las cosas que más me entusiasman es comprender la relación entre los agujeros negros y los chorros relativistas. Solo para contextualizar, si tienes un buen par de binoculares y miras en el cielo a M87, puedes ver con tus ojos un pequeño hilo de luz. Esa luz proviene de un chorro, que es el equivalente a si tomaras la Tierra y la convirtieras en TNT y la hicieras estallar 1.000 veces por segundo. Este chorro es muy poderoso y viene del agujero negro M87. Creemos que lo entendemos, pero estoy muy emocionado por ver en el futuro los detalles de esta conexión. ¿Cómo alimentan los agujeros negros estos chorros relativistas?

¿Por qué considera que a la humanidad debe importarle aprender sobre agujeros negros?

Creo que los agujeros negros son una parte muy importante de la comprensión de cómo el universo ha cambiado con el tiempo. Estos agujeros negros supermasivos, como M87 o Sagitario A*, están en el centro de las galaxias. Y a medida que el universo se ha hecho más y más viejo, y estos agujeros negros han lanzado chorros, esos chorros han cambiado fundamentalmente la estructura de la galaxia. Así que entendemos un poco sobre la Vía Láctea, entendemos un poco sobre las galaxias en general, su evolución, cómo crecen, pero no lo entendemos en gran detalle. Si realmente queremos entender nuestro lugar en el universo, si queremos entender por qué se formó la Vía Láctea, por qué se formaron el Sol y la Tierra, por qué sucedieron todas estas cosas, realmente deberíamos entender cómo los agujeros negros jugaron un papel en esa historia.

George N. Wong, astrofísico computacional y teórico.

Foto:Sergio Acero Yate / El Tiempo

¿Qué puede pasar en el caso hipotético de que una persona cayera en un agujero negro?

Realmente depende de cuánta masa tenga el agujero negro. Una de las cosas más interesantes es que cuanta más masa tienen, cuanto más grandes son, menor es la curvatura. Así que, si cayéramos, por ejemplo, en el agujero negro del centro de la galaxia, en realidad no lo notaríamos durante bastante tiempo. Mientras que si hubiera un agujero negro muy pequeño y cayéramos en él, lo notaríamos inmediatamente, nos destrozaría. Los agujeros negros más pequeños destrozarían nuestros cuerpos más rápido que los grandes.

ALEJANDRA LÓPEZ PLAZAS

REDACCIÓN CIENCIA

@malelopezpl | @TiempodeCiencia





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