Diario y Radio U Chile

Escritorio

Científico chileno lidera estudio sobre los agujeros negros

Mario Riquelme, académico de la U. de Chile, publicó una investigación que predice cómo se comporta la luz que alimenta a los agujeros negros. En esta entrevista habla sobre el estudio, el singular fenómeno y la posibilidad de observarlo desde telescopios ubicados en Chile.

Rodrigo Alarcón

  Sábado 2 de julio 2016 11:12 hrs. 
tt

Sagitario A* es un agujero negro ubicado a 26 mil años luz de la Tierra, en el centro de la Vía Láctea. Nunca ha sido observado, pero se sabe que contiene alrededor de cuatro millones de veces la masa del Sol, por eso es calificado como súper masivo.

Recientemente, la revista científica Astrophysical Journal publicó una investigación que apunta a lograr ese objetivo. El estudio fue liderado por Mario Riquelme, académico del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, quien trabajó en conjunto con Eliot Quataert, director del Centro de Astrofísica Teórica de la Universidad de California; y Daniel Verscharen, investigador de la Universidad de New Hampshire, ambas en Estados Unidos.

Radio Universidad de Chile conversó con elinvestigador acerca del estudio, el singular fenómeno de los agujeros negros y la posibilidad de observarlos desde telescopios ubicados en Chile.

¿Cómo se puede definir un agujero negro?

Es una zona del espacio en que la masa es tan grande que produce una atracción gravitacional en su entorno que hace que los fotones o partículas de luz sean incapaces de escapar. Eso se da cuando hay mucha masa concentrada en un espacio pequeño. El Sol es un objeto con mucha masa, pero no es un agujero negro, porque tiene un volumen más o menos grande. En cambio, Sagitario A* tiene un tamaño varias veces el radio del Sol, pero una masa de cuatro millones de veces mayor. Es mucha masa en un espacio muy chico y la gravedad se hace tan fuerte, que los fotones no pueden escapar de ahí.

¿Por eso se dice que los agujeros negros se “tragan” la luz?

Claro. Uno entiende que las cosas caigan sobre objetos masivos, como el Sol y la Tierra, pero esperaría que la luz fuera capaz de salir. En este caso, ni siquiera la luz lo logra.

En síntesis, ¿en qué consiste el estudio?

El contexto es que el gas que cae en un agujero negro es un plasma, un gas que está muy caliente. El problema es que no se conoce la temperatura de ese gas, porque la física que conocemos hasta ahora no nos alcanza para entenderlo. La gente está muy interesada en observar este agujero negro, que está en el centro de la Vía Láctea, en parte porque se espera que se manifieste como una pequeña zona donde, de alguna forma, no hay emisión de luz. Eso es súper importante para la comunidad científica, porque nunca se ha visto. La existencia de los agujeros negros es una predicción de la Teoría General de la Relatividad de Einstein, pero nunca se ha podido verificar experimentalmente u observacionalmente, en este caso. Para ver esta cosa, uno necesita entender bien la luminosidad que tiene la materia que está cayendo en el agujero negro, pero como no sabemos la temperatura de este plasma que está cayendo, entonces no podemos hacernos una idea previa de lo que vamos a observar cuando logremos ver este agujero negro.

Mi trabajo no es una cosa tan rimbombante, solo es una contribución para entender cómo evoluciona la temperatura de este plasma que está cayendo en el agujero negro. La gracia del resultado es que ahora entendemos mucho mejor qué tan caliente está este gas, por lo tanto, entendemos mejor la luminosidad que tiene y, por consiguiente, estamos en mejor pie para que, usando observaciones en ondas de radio, podamos detectar esta zona oscura del agujero negro, seguramente en la próxima década.

Podamos “verlo”.

Exactamente, entre comillas. Es irónico, porque lo que se ve es una zona donde no hay luz, es un vacío.

¿Lo que hicieron fue simular esto en computadores?

Claro. Un plasma es gas caliente, pero el gas está hecho de muchas partículas y, en particular, nosotros estábamos interesados en los electrones, que conducen la electricidad y son los que emiten luz de manera más eficiente. La simulación calcula la trayectoria de millones y millones de electrones. En el caso de nosotros fueron cientos de millones, pero lo que ocurre en realidad es un número mucho mayor. Seguimos su evolución por un tiempo muy largo y así uno captura fenómenos que permiten predecir la temperatura y luminosidad de este gas que cae en el agujero negro.

Imagen de referencia que muestra el centro galáctico, donde está Sagitario A*. Muestra el plasma que rodea e agujero negro y fue tomada de la página de NASA.

Imagen de referencia que muestra el centro galáctico, donde está Sagitario A*. Muestra el plasma que rodea e agujero negro y fue tomada de la página de NASA.

¿Por qué se enfocan en un agujero negro, en Sagitario A*?

Se supone que existe una variedad de agujeros negros en el Universo, se piensa que todas las galaxias deberían tener uno en el centro, pero no se sabe su origen. En nuestra galaxia tenemos este Sagitario A*, que tiene cuatro millones de veces la masa del Sol, pero hay otras galaxias más grandes que pueden tener agujeros negros de miles de millones de veces la masa del Sol. También  hay otros más chicos y se espera que de esos haya varios en nuestra propia galaxia.

Sagitario A* cumple la condición de que el tamaño que tiene en el cielo -lo que se denomina tamaño angular- es el más grande de todos. Hay otros agujeros negros más cercanos, pero son muy chicos, entonces en el cielo se ven pequeños. Aunque Sagitario A* está lejos, como es mucho más grande, la imagen que uno tendría se puede llegar a observar. Ahora, cuando digo que es grande, es un esfuerzo científico gigantesco el que se está tratando de hacer para poder observar estas cosas. En el cielo, es un tamaño muy pequeñito.

¿Cómo pueden saber su ubicación si es algo que no se puede observar?

Primero existía el precedente teórico de que los agujeros negros existen, pero luego se detectó un objeto que emitía luz. Había algo, pero no se sabía qué era. La confirmación más sólida viene de que las estrellas que viven en esa zona tienden a moverse demasiado rápido. La velocidad de la Tierra en torno al Sol, por ejemplo, depende de qué tan masivo es el Sol, entonces si en esa zona hay estrellas moviéndose muy rápido, quiere decir que en el medio hay algo que las atrae gravitacionalmente. Y como se mueven tan rápido, ese algo tiene que tener mucha masa. Hay algo que no se ve y que tiene mucha masa, entonces la sospecha más grande es que sea un agujero negro. Por eso también se puede estimar su masa.

¿Se podrá ver esto desde un observatorio?

Se está intentando hacer con un proyecto que se llama Event Horizon Telescope, que es un esfuerzo que está siendo diseñado para observar esta sombra del agujero negro. Lo que se hace ahí es tomar varios telescopios que están repartidos en todo el mundo. Así, la distancia entre ellos es muy grande y permite obtener imágenes con una resolución comparable a la que tendría un telescopio del tamaño de esa distancia. Es una técnica muy interesante que se llama interferometría: se combinan las imágenes en tiempo real, en el momento, y con esa información se puede reconstruir la imagen con una resolución angular que puede compararse con la que obtendría un telescopio del tamaño de la distancia que hay entre estos telescopios.

¿Eso incluye telescopios en Chile? ¿Falta mucho para que se pueda lograr?

Sí, como ALMA. Se espera que en los próximos años se logre algo así. Es un proyecto que está en marcha y ha hecho observaciones de prueba de objetos de tamaños cercanos al que se espera que tenga esta zona sombría del agujero negro. No se sabe bien cuándo, pero no es tan lejano.