Cuando en 2019 se publicó la primera imagen de un agujero negro, millones de personas en todo el mundo quedaron fascinadas por esa especie de anillo brillante que rodeaba una sombra oscura. Se trataba de M87*, el gigantesco agujero negro situado en el centro de la galaxia M87, a unos 55 millones de años luz de nosotros. Pero lo que parecía una figura casi perfecta, hoy revela una historia mucho más compleja: el anillo no es perfectamente circular, y esa deformación podría ser la clave para entender cómo se comporta la materia en uno de los entornos más extremos del universo.
Un nuevo estudio internacional, liderado por científicos del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y publicado en Astronomy & Astrophysics, desvela que la forma alargada del anillo no se debe a la rotación del agujero negro —su espín— sino a la turbulencia del plasma que lo rodea. Esta diferencia, lejos de ser un detalle menor, permite a la comunidad científica separar por primera vez los efectos visuales provocados por la gravedad extrema de aquellos generados por procesos astrofísicos locales.
Cómo se ve lo invisible: reconstruyendo el anillo
Observar un agujero negro no es como sacar una foto con una cámara convencional. El Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés) funciona como una red global de radiotelescopios que, mediante técnicas de interferometría, crea una imagen a partir de señales recogidas por múltiples observatorios repartidos por el mundo. En 2018, se incorporó a esta red el Telescopio de Groenlandia, lo que mejoró significativamente la resolución de las observaciones.
Para este nuevo trabajo, el equipo aplicó cinco métodos distintos de reconstrucción de imagen. Estos algoritmos no solo confirmaron la presencia del anillo, sino que identificaron que su forma se aparta de la circularidad ideal en un 8 %, una deformación que también presenta una inclinación de unos 50 grados respecto al norte celeste. Esta consistencia entre métodos fortalece la credibilidad del resultado.
Lo interesante no es solo que el anillo esté ligeramente achatado, sino que esta asimetría sea consistente en todas las reconstrucciones, lo que sugiere que no se trata de un artefacto técnico. “Esto refuerza la idea de que estamos viendo una estructura física real, no un error de reconstrucción”, explica el estudio.
Cuando la turbulencia gana a la gravedad
Una hipótesis inicial era que esta deformación podía deberse al giro del agujero negro. La relatividad general predice que un agujero negro que rota genera una distorsión en el espacio-tiempo, lo que debería reflejarse en la forma de su “sombra”. Sin embargo, al comparar las imágenes reales con simulaciones computacionales que incluían distintos niveles de giro, los investigadores no encontraron una relación clara entre la rotación y la forma del anillo.
Lo que sí observaron fue una correlación con lo que llamaron “emisión no anular”, un brillo difuso alrededor del anillo principal, más pronunciado en modelos donde había electrones muy energéticos y un chorro de materia (jet) más activo. Este fenómeno aparece con más fuerza en los casos donde el plasma que rodea al agujero negro es especialmente turbulento.
“La elipticidad observada parece estar dominada por la distribución del plasma, no por la geometría del espacio-tiempo”, concluye el artículo. Esto representa un cambio en la manera en que los astrónomos interpretan las imágenes del EHT, ya que por primera vez se puede separar el papel del entorno astrofísico del propio campo gravitatorio del agujero negro.
Medir el giro: el próximo reto
Determinar el giro de un agujero negro es una de las grandes metas de la astrofísica moderna. Junto con la masa, este parámetro define por completo las propiedades físicas del objeto. Pero hacerlo no es sencillo: la turbulencia y la emisión del plasma introducen “ruido” en las observaciones, enmascarando las señales más sutiles provocadas por la gravedad.
El estudio propone dos vías complementarias para resolver esta limitación. Por un lado, realizar observaciones sostenidas en el tiempo, lo que permitiría promediar las variaciones rápidas del plasma y revelar estructuras más estables vinculadas a la gravedad. Por otro, desarrollar telescopios espaciales que operen en radiofrecuencia y formen una red de interferometría de muy larga base (VLBI). Estas misiones futuras podrían captar el “anillo de fotones”, una región aún más próxima al horizonte de sucesos, donde la señal gravitacional es más pura.
Detectar ese anillo de fotones sería un paso decisivo. A diferencia del anillo luminoso que vemos hoy, esta estructura teórica está formada por luz que orbita varias veces al agujero negro antes de escapar. Sería una especie de “firma directa” del espaciotiempo deformado, ideal para medir el giro sin interferencias del plasma.
Un laboratorio cósmico para entender lo extremo
Lo que hace tan especial a M87* es que actúa como un auténtico laboratorio natural. Es lo suficientemente grande, brillante y cercano como para que podamos estudiarlo con el instrumental actual, y su entorno rico en plasma y chorros de materia ofrece una diversidad de fenómenos difícil de encontrar en otros agujeros negros.
Además, las técnicas desarrolladas para analizar M87* podrían aplicarse pronto a otros objetivos, como Sagitario A*, el agujero negro situado en el centro de nuestra propia galaxia. Aunque más pequeño y complejo, su estudio también promete revelar claves sobre cómo se comporta la materia bajo los efectos de la gravedad extrema.
El hecho de que el EHT haya podido distinguir una elipticidad del 8 % y correlacionarla con procesos astrofísicos locales es una muestra del nivel de precisión alcanzado, y marca el camino hacia una nueva etapa en la observación de agujeros negros.
Referencias
Cortesía de Muy Interesante
Dejanos un comentario: