Esta es una de esas raras ocasiones en las que una noticia de Ciencia encabeza los informativos y las portadas de miles de medios de comunicación en el mundo. Y no es para menos, ya que de lo que se trataba esta vez era de conseguir una imagen, la primera de la historia, de un agujero negro.
En realidad se trataba de conseguir dos: la del agujero negro central de nuestra propia galaxia, Sagitario A*, que está a “solo” 26.000 años luz de distancia y que tiene una masa equivalente a la de cuatro millones de soles; Y también la de un agujero negro supermasivo mucho más grande y lejano, el que se encuentra en el centro de la galaxia M 87, a 55 millones de años luz de la tierra, y cuya masa equivale a la de 7.000 millones de soles.
Solo se ha conseguido una de las dos fotos, la del agujero más grande y lejano. El de nuestra galaxia, mucho menor, podría compararse a un niño pequeño que no se está quieto y al que cuesta captar en una fotografía. Costará más reconstruir los datos y obtener una imagen de él. El gran agujero negro de M87, sin embargo, no tuvo problemas en “posar” para la imagen, Una imagen histórica y que marca un antes y un después en la Astronomía.
Sobre la foto
En la imagen presentada hoy estamos viendo un objeto que en el cielo sería tan grande como una naranja puesta sobre la superficie de la Luna. Es el agujero negro supermasivo del centro de Messier 87 (se cree que la mayoría de las galaxias tienen estos objetos en su núcleo), una galaxia situada a 55 millones de años luz de la Tierra. Esta se caracteriza por tener un jets de energía y partículas, que mide 5.000 años luz de largo, emitido precisamente por este agujero negro.
Agujeros negros como el de M87 son pozos gravitatorios situados en el corazón de las galaxias, en regiones que en ocasiones están pobladas por nubes de polvo, gas y estrellas errantes, que a veces caen en su interior.
Estos pozos atraen esta materia hasta su centro, y la aceleran a altísimas velocidades. Generan discos de acreción, en los que la materia emite radiación y se magnetiza. En ocasiones, liberan increíbles chorros o jets de energía y partículas, en perpendicular a estos discos.
Lo que se ve en la imagen es la zona en la que esta materia es acelerada y cae al horizonte de sucesos del agujero. El centro, donde está el propio agujero, es más o menos tan grande como el Sistema Solar, y ahí se concentra una masa de 7.000 millones de soles.
Vemos un lado más brillante porque en ese punto la materia se mueve hacia el observador e incrementa su brillo gracias al efecto doppler (el que hace que la sirena de una ambulancia suene más aguda cuando se acerca hacia nosotros). En el otro punto, se ve más oscura precisamente por lo contrario.
La distorsión de tal acumulación de la gravedad en el espacio-tiempo le juega una mala pasada a nuestro sentido común. En la imagen no solo vemos la parte del disco de acreción que se orienta hacia nosotros. También vemos la parte posterior.
Ahora los científicos tienen el trabajo de observar en gran detalle la imagen y tratar de contrastarla con la relatividad de Einstein. Además, podrán estudiar cosas fundamentales sobre el comportamiento de los agujeros negros.
¿Quién detras de la foto?
Pero, ¿cómo se ha conseguido captar un fenómeno tan espectacular y tan lejano en el espacio de la Tierra? Pues, en buena parte, gracias a una joven científica norteamericana: Katie Bouman.
Esta investigadora tiene el honor de ser la creadora del algoritmo que ha servido para obtener la primera fotografía real de un agujero negro. Nacida en Indiana (EEUU) hace 29 años, se trata de una joven científica del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), quien poco después de graduarse comenzó a trabajar en un equipo de estudio con una idea: ¿y si, en vez de buscar una foto estática de un evento estelar se pudiera construir a través de una composición, como un puzzle?
El proyecto comenzó hace seis años, pero fue en 2016 cuando este Bouman creó el algoritmo en el que ha trabajado un grupo de científicos. A través del proyecto Event Horizont Telescope (EHT), comprendieron que esta era la mejor manera de lograr una imagen de un agujero negro. ¿Cómo? Creando una red masiva de ocho telescopios alrededor del mundo, capaces de enfocar al mismo punto del espacio desde diferentes lugares del planeta a través de un sistema de longitudes de onda.
Es decir, la idea era sencilla sobre el papel, pero difícil de conseguir: ¿cómo sincronizar que ocho observatorios repartidos en diferentes puntos del mundo enfocaran al mismo punto, a la misma hora de la galaxia? ¿Y cómo crear después una especie de ‘collage’ real con todas esas fotos para conseguir una imagen real? Pues a través de un complejo algoritmo, en el que Katie Bouman ha participado activamente, que ha permitido encontrar una vía para hacer esta composición.
Se trata de un complejo sistema de ecuaciones, que han permitido crear tres líneas de código con las que generar un patrón para hacer una reconstrucción de la imagen. Tras conseguir que ocho telescopios -repartidos en España, Chile, México, EEUU y la Antártida- fotografiaran un agujero negro situado en la galaxia M87, a 55 millones de años luz de la Tierra, durante diez días de 2017, llegaba el momento de la verdad: la reconstrucción,
Y ese algoritmo, en el que participó Katie Bouman, es el que permitió que, a través de los 350 TB de información se haya conseguido componer la primera imagen real de un agujero negro. “Desarrollamos formas de generar datos sintéticos y utilizamos diferentes algoritmos y probamos a ciegas para ver si podemos recuperar una imagen”, dijo Bouman a la cadena ‘CNN’. La cierto es que, su idea, es la que permitió que medio mundo pudiera disfrutar de un momento único.
