Los astrónomos organizaron telescopios de antenas de radio en todo el mundo en una cámara virtual del tamaño de la Tierra para un nuevo y audaz experimento que intentaba entregar la primera imagen de un agujero negro. La colaboración del telescopio está configurada para hacer un gran anuncio de resultados esta semana, y los miembros también describieron su enfoque de investigación en una charla en marzo.
Los agujeros negros son deformaciones extremas en el espacio-tiempo que son tan fuertes que su gravedad masiva ni siquiera deja escapar la luz una vez que se acerca lo suficiente.
La idea de los astrónomos es fotografiar la silueta circular opaca de un agujero negro fundido sobre un fondo brillante. El borde de la sombra es el horizonte de eventos, el punto sin retorno de un agujero negro. Una imagen vale más que mil palabras, y una fotografía de un agujero negro sería una herramienta importante para comprender la astrofísica, la cosmología y el papel de los agujeros negros en el universo.
Si un astronauta colocara una naranja en la superficie de la luna, los cítricos serían muy difíciles de ver desde la Tierra. Los agujeros negros son igual de difíciles de detectar, dijo Sheperd Doeleman, director del proyecto de un nuevo y ambicioso proyecto llamado Event Horizon Telescope.
Doeleman compartió esta anécdota con una audiencia en un panel en el festival South by Southwest (SXSW) en Austin, Texas, el mes pasado. Doeleman y sus colaboradores colaboradores Sera Markoff, Peter Galison y Dimitrios Psaltis iluminaron cómo funciona el proyecto durante el evento SXSW, "EHT: un esfuerzo planetario para fotografiar un agujero negro."
Los agujeros negros son estructuras masivas en comparación con los planetas y los humanos. Pero lo que nos parece grande es, a escala galáctica, diminuto. Así que fotografiar el horizonte de eventos de un agujero negro es complicado.
"Uno de los objetivos de EHT es aproximadamente el 10 por ciento del tamaño de nuestro sistema solar", dijo Sera Markoff, astrofísica de la Universidad de Amsterdam, durante el panel. El agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, llamado Sagitario A *, es aproximadamente del tamaño de la órbita de Mercurio, agregó Doeleman.
Si una nave espacial pudiera expulsar a los astrónomos de la Vía Láctea, que es aproximadamente 50 mil millones de veces más grande que Sagitario A *, según Markoff, entonces detectar este agujero negro entre los miles de millones de otras estrellas y planetas en la galaxia sería bastante complicado.
Para observar el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Vía Láctea, o para ver otro de los objetivos del proyecto, el agujero negro supermasivo en el núcleo de la galaxia elíptica supergigante Messier 87, el equipo de EHT tuvo que convertir la Tierra en un telescopio virtual plataforma. Esto se debe a que el poder de un telescopio para resolver imágenes se limita al tamaño de su plato, y al usar una variedad de instrumentos en todo el mundo, el equipo está dividiendo el plato y dispersando las piezas a nivel mundial para hacer un gran ojo espacial.
Los observatorios de radiotelescopio que participaron en las observaciones de EHT en 2017 fueron ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array en Chile; APEX (Atacama Pathfinder Experiment) en Chile; IRAM 30m (Institut de RadioAstronomie Millimétrique) en España; LMT (Large Millimeter Telescope) en México; SMT (Submillimeter Telescope) en Arizona; JCMT (James Clerk Maxwell Telescope) en Hawaii; SMA (SubMillimeter Array) en Hawaii; y SPT (South Pole Telescope) en la Antártida.
También se realizaron observaciones coordinadas en las bandas de rayos X y rayos gamma.
Sagitario A * está inactivo, lo que significa que no consume activamente muchas estrellas y gases cercanos, liberando radiación. Un agujero negro activo acecha dentro de Messier 87. Para ver el agujero negro supermasivo del vecindario y el que se aleja más, los telescopios deben observar "todo el rango del espectro electromagnético, desde la radio hasta los rayos gamma", dijo Markoff.
¿Einstein tenía razón al 100%?
En el núcleo del proyecto, sus 200 científicos quieren responder dos preguntas, según Psaltis, astrónomo y físico de la Universidad de Arizona. La primera es simplemente si es posible fotografiar un agujero negro. Pero la segunda cosa importante que preguntan es si Einstein tenía razón al 100 por ciento sobre cómo se comportan los agujeros negros.
"Einstein nos dijo hace 100 años exactamente cuál debería ser el tamaño y la forma de esa sombra [del agujero negro]. Si pudiéramos colocar una regla sobre esa sombra, podríamos probar la teoría de Einstein sobre el límite del agujero negro". Doeleman dijo.
El equipo también quería construir modelos que describieran los agujeros negros en varias circunstancias, que luego se compararán con las observaciones de EHT.
En el trabajo descrito en SXSW, el equipo utilizó unidades de procesamiento de gráficos (GPU), como las que se usan en sus consolas de videojuegos favoritas o en su computadora, para modelar todas las variedades hipotéticas de un entorno de agujero negro. Produjeron cientos de gigabytes de datos de volumen 3D para modelar las posibilidades. Psaltis dijo que los fotones, el plasma, el gas y los campos magnéticos se describen en el pronóstico de un agujero negro.
Una vez que obtienen uno, el equipo puede comparar una imagen de la sombra de un agujero negro con los diferentes escenarios procesados por las GPU para hacer la simulación más realista de cómo se comporta un agujero negro, según nuestra comprensión actual de la física.
"Lo que la imagen del agujero negro podría hacer por nosotros, si podemos obtenerlo, sería tomar algo que sea la predicción más extrema y extraña de la relatividad general, uno de los grandes logros de la mente humana, [y] combinarlo con la electrónica más avanzada con una colaboración a escala planetaria con las estadísticas más avanzadas [y] nuevas técnicas de imagen ", dijo Galison, profesor de la Universidad de Harvard, durante el panel. "Es como hacer una nueva cámara con un nuevo tipo de película, un nuevo tipo de lente, combinándola con otras cámaras, todo a la vez, y si eso pudiera suceder, si realmente pudiéramos entrar y ver de cerca el horizonte ".
Galison agregó que la primera imagen de un agujero negro probaría, sin lugar a dudas, un juego de palabras, que estas estructuras gigantescas, poderosas y escurridizas existen.
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