¿No conocíamos ya a Sagitario A*? Las claves de la imagen del agujero negro en el centro de la Vía Láctea

¿No conocíamos ya al agujero negro del centro de nuestra galaxia?

Estudios previos, incluidos los que en 2020 les valieron el Premio Nobel de Física a Reinhard Genzel y Andrea Ghez, ya habían demostrado que en el centro de la Vía Láctea hay un objeto supermasivo –llamado Sagitario A* o Sgr A*–, con una masa cuatro millones de veces mayor que la del Sol. Lo dedujeron a partir del movimiento de las estrellas que giran a su alrededor.

Lo que se presenta ahora por primera vez es su imagen, una evidencia visual directa. Aunque en realidad el propio agujero no se ve, su enorme gravedad se traga toda la luz, pero sí su sombra oscura rodeada de un anillo de gas brillante y caliente. La sombra mide unos 52 microsegundos de arco, lo que equivale a ver un CD en la Luna desde la Tierra. Se trata de observar un agujero de 3 minutos luz a una distancia de 27.000 años luz. 

Como el tamaño de la sombra es proporcional a la masa, se confirma que tiene unos cuatro millones de masas solares, un resultado que concuerda perfectamente con la teoría de la relatividad general de Einstein.

¿Qué diferencias hay entre la imagen de Sagitario A* y la de M87* presentada en 2019?

Aparentemente las dos imágenes son similares, a pesar de que son dos agujeros bastantes distintos. El de nuestra galaxia es más de mil veces más pequeño, pero está más cerca, y también es menos masivo: Sagitario A* tiene 4,3 millones de masas solares frente a las 6.600 millones de M87*, que se sitúa mucho más lejos, a 55.000.000 de años luz. Sus orientaciones respecto a nosotros también son diferentes.

Sin embargo, el que las dos imágenes se parezcan confirma un aspecto clave de la relatividad general, ya que predice que todos los agujeros negros se comportan y ven igual, independientemente de su masa. Esto implica que todo el universo está lleno de estas "rosquillas" luminosas.

Además, los dos agujeros en rotación también se "alimentan" a un ritmo distinto. El gas tarda entre días y semanas en orbitar alrededor de M87* –el grande–, pero en Sgr A* –el pequeño– completa una órbita en tan solo unos minutos. Esto dificulta las observaciones, ya que el brillo y el patrón del gas que gira alrededor del agujero de nuestra galaxia cambia rápidamente.

Mientras que M87* fue un objetivo más fácil y estable, en el que casi todas sus imágenes se veían igual, no ha sido así en Sagitario A*. La imagen presentada es un promedio de las muchas diferentes que ha captado la colaboración internacional Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT por sus siglas en inglés).

¿Cómo se ha obtenido la imagen?

En 2017 el EHT utilizó una red de ocho radiotelescopios distribuidos por medio mundo (ALMA y APEX en Chile, IRAM en España, LMT en México, JCMT, SMT y SMA en Estados Unidos y SPT en el Polo Sur) que funcionan como uno virtual del tamaño de la Tierra. Para crearlo y combinar todas las señales se utiliza una técnica llamada interferometría de muy larga base (VLBI, donde en lugar de lentes se usan operaciones matemáticas).

Pero aunque tenga una escala planetaria, este telescopio global está formado por un número limitado de antenas, y reconstruir una "fotografía" con todos sus datos equivale a adivinar una frase sabiendo solo algunas de sus letras. Para resolverlo y ofrecer la imagen promedio final se utilizan algoritmos y potentes ordenadores.

Desde España, tres instituciones han tenido una contribución fundamental: el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), la Universidad de Valencia (UV) y el Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM), con su potente antena de 30 metros en Pico Veleta (Granada).

¿Qué retos quedan por delante?

Primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro en el centro de la Vía Láctea

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Uno de los más importantes es presentar no una imagen de Sagitario A*, sino una "película" del gas orbitando alrededor del agujero negro. De hecho, es lo que se anunció hace tres años cuando se presentó la imagen de M87*, pero de momento no se dispone de suficiente información. La reciente incorporación a la red EHT de más radiotelescopios (GLT en Groenlandia y NOEMA en Francia), así como las actualizaciones de los que ya había y las nuevas campañas de observación –la última, en marzo de este año–, ayudarán a conseguir este objetivo.

Además, la colaboración EHT tratará de reconstruir su campo magnético, ya que es un factor esencial en la formación de los chorros relativistas de estos objetos, intentando aclarar por qué el eje de giro de Sgr A* apunta casi hacia nosotros (a solo 30 grados) en lugar de coincidir con el de nuestra galaxia.

Este artículo fue publicado originalmente en la Agencia Sinc, la agencia de noticias científicas de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología.