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CIENCIA. Agujeros Negros: ¿qué son y cómo se forman?

Representación artística de un agujero negro rodeado de materia (gas y partículas) a punto de ser atrapada en su interior. 
Los científicos que trabajan con el Event Horizon Telescope (EHT) publicaron el pasado 10 de Abril las primeras imágenes de un agujero negro, marcando uno de los mayores logros para la radioastronomía y la física y finalmente confirmando la existencia de una estructura teorizada por primera vez por Albert Einstein hace un siglo. El agujero negro supermasivo (SMBH, por sus siglas en inglés) observado, se encuentra en el corazón de la galaxia elíptica distante Messier 87 (M87), a 5 mil millones de millones de kilómetros de distancia, tiene una masa igual a 6,5 ​​mil millones de veces la de nuestro Sol, con un horizonte de eventos, el umbral más allá del cual no puede escapar la luz, que se extiende a lo largo de 38 mil millones de kilómetros.


Para capturar la longitud de onda requerida para obtener una imagen detallada de un SMBH, se requeriría un radio telescopio de miles de millas de ancho. Dada la imposibilidad de construir uno físicamente, el EHT decidió construir uno virtualmente.



Usando una técnica conocida como Interferometría de Línea de Base Muy Larga (VLBI), los astrónomos construyeron una red de radiotelescopios en todo el mundo y coordinaron sus esfuerzos para producir una serie de imágenes desde diferentes puntos de vista. Recolectando un millón de gigabytes de datos durante varios días, un algoritmo de computadora ha pasado los últimos dos años uniendo los diferentes datos para crear efectivamente un radio telescopio virtual gigantesco tan ancho como la Tierra, lo que le permite lograr la resolución necesaria para capturar el detalle de la imagen mostrada el pasado 10 de abril.


Imagen de un agujero negro proporcionado por el telescopio EHT (Fuente: Comisión Europea)

¿Qué es y cómo se forma un agujero negro?
Los agujeros negros generalmente se definen como "un lugar en el espacio donde la gravedad atrae tanto que incluso la luz no puede salir. La gravedad es tan fuerte porque [la] materia se ha comprimido en un espacio pequeño" (NASA). Como la luz no puede escapar de la gravedad de los agujeros, aparece completamente negro, de ahí el nombre. Sin embargo, pueden ser 'vistos' a partir de un conjunto de datos recopilados de una amplia gama de telescopios.


“En septiembre de 2015, los detectores de ondas gravitacionales LIGO en los Estados Unidos midieron dos agujeros negros chocando y fundiéndose juntos.

La teoría actual sugiere que pequeños agujeros negros (algunos tan pequeños como un átomo pero con la masa de una gran montaña) probablemente se formaron en los primeros segundos del universo. Los agujeros negros estelares (alrededor de la masa superior a 20 soles como el nuestro) se crean cuando estrellas masivas colapsan sobre sí mismas. Este proceso deforma el espacio-tiempo durante la muerte de la estrella. Esto sucede cuando las estrellas masivas explotan de manera increíblemente violenta dando lugar a una supernova. Se cree que los agujeros negros supermasivos (aproximadamente 1 millón de la masa de nuestro Sol) se forman a medida que se forma la galaxia en la que habitan.


Estructura de un agujero negro, tal como es conocida por la comunidad científica
Agujeros negros más próximos a la Tierra
Dos son los “más próximos” a nuestro sistema solar. Uno se conoce como Sagittarius A*, un agujero negro situado en el centro de nuestra propia galaxia espiral, la Vía Láctea. Sag A* tiene cuatro millones de veces la masa de nuestro Sol y mide unos 24 millones de kilómetros de ancho.

El otro es 1.500 veces más masivo aún. Está instalado en una lejana galaxia elíptica conocida como M87. Ha sido este último el elegido para ser observado a través de la red de radiotelescopios. Al comparar los dos, la distancia y el tamaño se equilibran, lo que hace que sea más o menos fácil de identificar.


Visualización asombrosa de un agujero negro creado por la NASA. Esta es la primera imagen directa del mundo deformado de un agujero negro. La gravedad extrema del agujero negro cambia la luz proveniente de diferentes partes del disco de acreción, la sección que se mueve, que es lo que le da su aspecto fascinante. 

Esta imagen destaca y explica diversos aspectos de la visualización de un agujero negro. Fuente: Jeremy Schnittman/NASA’s Goddard Space Flight Center

Fuentes: eventhorizontelespoce.org ; https://phys.org/; NASA

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