Ya está entre nosotros. La primera fotografía de un agujero negro ya es parte de nuestra historia. Pero, ¿ahora qué nos espera en el futuro de las fotografías de agujeros negros? Lo cierto es que el camino está bastante claro, y hay cosas muy interesantes en el horizonte…

El futuro de las fotografías de agujeros negros

El Telescopio del Horizonte de Sucesos no va a estar parado mucho tiempo. En realidad, es lo contrario. En su historial ya está la observación del agujero negro de Messier 87. Pero de eso ya he hablado largo y tendido. ¿Qué nos espera ahora? ¿Cuál es el futuro de las fotografías de agujeros negros? El próximo objetivo, en realidad, ya ha sido analizado y es cuestión de esperar a ver el resultado. Se trata de Sagitario A*, el agujero negro en el centro de la Vía Láctea. Solo hace falta procesar los datos para producir la imagen de ese otro agujero negro.

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Esta es la primera foto de un agujero negro: M87*, en el centro de la galaxia Messier 87. Crédito: NSF

Aunque no es tan sencillo como podría parecer. Es cierto que Sagitario A* está mucho más cera, a 26 000 años-luz de la Tierra. También es mucho menos masivo, al tener unos 4 millones de veces la masa del Sol. Pero es un agujero negro que, en escalas de tiempo pequeñas, muestra más variación que M87*. Por lo que es más difícil de observar. Aun así, los investigadores están seguros de que, en poco tiempo, podrán obtener una imagen de la bestia en torno a la que todo gira en nuestra galaxia. Un agujero negro supermasivo diferente al de Messier 87.

Pero no es lo único que hay en el horizonte. También se está planteando la posibilidad de conseguir imágenes más definidas con el material que ya se ha obtenido. Para eso, se utilizarán algoritmos que permitirán obtener mejores resultados. De hecho, este es un punto del que vale la pena hablar en más profundidad. Porque ya sabemos que en la observación de Messier 87 han participado más de 200 científicos. Pero una contribución muy importante, para dar sentido a esos datos y convertirlos en una fotografía, es la de un algoritmo.

La contribución de Katie Bouman

Hay un nombre propio que está sonando con fuerza tras la observación de Messier 87. No es para menos, pero hay que tener claro que el mérito no es exclusivamente suyo. Es decir, es muy importante lo que ha hecho, pero no podemos olvidarnos de que hay más de 200 personas implicadas en la observación, sin las que habría sido imposible obtener la imagen que ya conocemos todos. Se trata de Katie Bouman, que junto a otros miembros de su equipo, desarrolló el algoritmo que ha permitido que los datos del telescopio del Horizonte de Sucesos sean algo tangible.

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Katie Bouman y su reacción al ver, por primera vez, la imagen de M87*. Crédito: Katie Bouman

Además, la fotografía que la propia Katie ha compartido no puede pasar desapercibida. Porque muestra su reacción cuando, por primera vez, pudo ver el resultado de un proyecto en el que ha estado embarcada durante años. Ya en 2016, dio una charla explicando los desafíos de intentar obtener esta imagen. Es, también, una noticia muy positiva porque pone de relieve el trabajo de una mujer. Katie Bouman es científica graduada, del MIT, habiendo trabajdo principalmente en ingeniería eléctrica y ciencia de la computación.

Es, por tanto, una de las grandes artíficies de que la imagen de Messier 87 sea una realidad. No es la única pieza del proyecto pero no cabe duda ninguna de que sus contribuciones han sido muy importantes. A modo de curiosidad, vale la pena comentar también que para la imagen se ha utilizado una cantidad ingente de datos. Han sido necesarios unos 5 petabytes de información para poder obtener una imagen. Podría parecer que, al no tener mucha resolución, no habrá llevado mucho trabajo pero lo cierto es que han hecho falta muchos datos.

El futuro de las fotografías de agujeros negros ya ha comenzado

Tanto Messier 87 como Sagitario A* fueron estudiados durante una semana, allá por el 11 de abril de 2017. Pero en 2018, el equipo de investigadores también estuvo observando otros dos agujeros negros supermasivos. Estos, además, con una resolución mayor de la que disponían en 2017. Es muy interesante e invita a pensar en qué es lo que nos espera en el futuro. No estamos lejos de poder ver un agujero negro supermasivo con mucho más detalle.

El futuro de las fotografías de agujeros negros
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Concepto artístico de Messier 87*, el agujero negro en la galaxia Messier 87. Crédito: ESO/M. Kornmesser

El Telescopio del Horizonte de Sucesos es, en realidad, un gigantesco telescopio virtual. Está formado por diferentes radiotelescopios repartidos por todo el planeta. Trabajan conjuntamente, perfectamente sincronizados, y el resultado es que disponemos de un telescopio con una capacidad de resolución enorme. Tanto como el tamaño de un telescopio que tuviese el diámetro de la Tierra. No vale un tamaño menor para observar un agujero negro. A pesar de sus dimensiones, en la escala cósmica son objetos más bien pequeños.

En 2017, el telescopio estaba formado por ocho observatorios en seis lugares diferentes del mundo. En 2018 se añadió un nuevo observatorio desde Groenlandia. Podría parecer poca cosa, pero los investigadores han explicado que fue suficiente para aumentar notablemente la capacidad de observar M87. Además, pronto habrá otro observatorio más en el sur de Arizona, en Estados Unidos. De forma que, poco a poco, irá aumentando la capacidad de definición de este Telescopio del Horizonte de Sucesos. Y no solo eso…

Las próximas imágenes observarán otras longitudes de onda

Hay que recordar que la fotografía que ya hemos visto de Messier 87 no nos lo muestra en luz visible. Nos lo muestra en el espectro de radio, lejos de lo que nuestros ojos podrían apreciar. Concretamente, en la longitud de onda de 1,3 milímetros. Pero en el futuro de la fotografía de los agujeros negros ya hay otra longitud de onda que se usará próximamente. La de 0,87 milímetros, que producirá mejores resultados. Al hacerlo, la capacidad de resolución del telescopio aumentará un 30%, simplemente por utilizar una frecuencia más alta.

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Imagen simulada del disco de acreción de un agujero negro. Crédito: Bronzwaer/Davelaar/Moscibrodzka/Falcke, Radboud University

No solo eso. También se espera que el tamaño del telescopio virtual sea, próximamente, mayor que el de la Tierra. ¿Cómo se consigue algo así? Pues utilizando un observatorio que esté en el espacio. De esa manera, con un radiotelescopio en órbita, se tendría una capacidad de observación todavía mayor. Tanto es así, que los investigadores creen que se podría conseguir no solo imágenes. Quizá incluso se podrían producir vídeos a partir de todas las observaciones que se realicen. Ese es uno de los próximos objetivos que se han propuesto.

En la próxima década, esperan hacer una película en tiempo real de objetos orbitando alrededor del agujero negro. El mayor impedimento, para lograrlo, es la transmisión de datos. Porque, de nuevo, volvamos a esos 5 petabytes que mencionaba anteriormente. Cada observatorio que forma el Telescopio del Horizonte de Sucesos recoge muchísimos datos. En solo unos días de observación generan mucha información. Esa información tiene que ser transportada. Hay que llevar todo a un mismo lugar donde pueda ser puesto en común y procesado…

El reto de observar un agujero negro supermasivo

Para transmitir esos datos, no se puede depender del envío digital. Es necesario, por ser mucho más rápido, llevarlo físicamente hasta su destino. Pero claro, ¿cómo se transmitiría toda esa información recopilada por un observatorio en el espacio? Es una de las cosas que todavía no está completamente clara. En cualquier caso, este no es el único proyecto, que hay a la vista, relacionado con agujeros negros. La NASA tiene una misión en marcha, sin ir más lejos. Se trata del telescopio NuSTAR, que está ayudando a observar agujeros negros supermasivos.

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Imagen aérea del observatorio de LIGO en Livingston, Luisiana. Crédito: Caltech/MIT/LIGO Lab

LIGO, las instalaciones que permitieron detectar las ondas gravitacionales, también nos han permitido entender mejor el comportamiento de agujeros negros. En este caso, de masa estelar, los provocados por la muerte de estrellas más masivas que el Sol. En el futuro hay otras misiones esperando, como la Interferometer Space Antenna de la Agencia Espacial Europea. Ya en la década de 2030, buscará captar las ondas gravitacionales emitidas en la fusión de agujeros negros supermasivos. Estas son, solo algunas de las misiones que se están llevando a cabo o que están por llegar.

Por eso, lo sucedido el 10 de abril de 2019 es histórico. La observación directa de agujeros negros abre una puerta nueva a la astronomía. Es la oportunidad de poder contrastar cómo encajan todos los datos teóricos con las observaciones en el mundo real. Las primeras observaciones sirven para confirmar lo que ya sospechábamos. Los modelos y las teorías funcionan. Pero todavía hay muchas puertas por derribar para comprender, cada vez mejor, uno de los objetos más extremos del cosmos…

Referencias: Space, Your Story