Interconectando algunos de los radiotelescopios más importantes en el planeta, astrofísicos de todo el mundo participan durante estos días en uno de los experimentos científicos más excitantes en la actualidad: observar y fotografiar la sombra del agujero negro en el centro de nuestra galaxia.
Los potentes instrumentos utilizados en este proyecto denominado Telescopio de Horizonte de Eventos (Event Horizon Telescope, en inglés) se ubican en el continente americano, Europa y el Polo Sur. Una vez conectados y sincronizados, forman un telescopio tan grande como la Tierra misma. El Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM), operado por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (Inaoe), en el estado de Puebla, México, participa en este ambicioso experimento que podría proporcionar pruebas fundamentales de la teoría de la relatividad general formulada por Einstein hace cien años.
Los telescopios utilizan la técnica de interferometría de base muy larga (Very Long Baseline Interferometry, VLBI), que consiste en combinar de manera precisa las señales medidas por radiotelescopios separados a cierta distancia, con el fin de obtener una resolución espacial -es decir, aumentar la capacidad de ver mayor detalle- equivalente a la de un telescopio con dimensiones correspondientes a la de la mayor distancia de separación entre las antenas. Para obtener una sincronización perfecta, los telescopios fueron dotados por relojes atómicos tan exactos que sólo pierden un segundo cada 100 millones de años.
A mediados de 2013, el GTM se conectó con otros siete radiotelescopios en Estados Unidos para observar las regiones nucleares del cuásar lejano 1633+382 a una longitud de onda de tres milímetros. Con esta detección se demostró la viabilidad del GTM para formar parte del arreglo.
El Horizonte de Eventos es la distancia más cercana a la que cualquier objeto se puede aproximar a un hoyo negro antes de que la atracción gravitacional de éste le arrastre hacia su interior y sea inobservable. En este sentido, las observaciones propuestas en este experimento brindarán una prueba fundamental de la teoría de la relatividad general formulada por Einstein.
Sin embargo, el Telescopio de Horizonte de Eventos es un experimento que desafía los límites de organización y logística de todos los observatorios involucrados. Para que el experimento tenga éxito, se requiere no sólo de instrumentos precisos y sofisticados: el clima en todos los lugares en donde se ubican los radiotelescopios debe ser casi perfecto. Y no siempre es así, como en el caso de la fuerte nevada en el Volcán Sierra Negra donde se ubica el GTM que impidió la noche del pasado 27 de marzo realizar la conexión.
Pero el clima no desanima a los astrofísicos. El doctor David Hughes, director del GTM, se muestra entusiasmado de que el GTM forme parte del Event Horizon Telescope, experimento importante para entender la física y la naturaleza de los agujeros negros supermasivos, en particular del que está en el centro de la galaxia.
“Estamos participando en observaciones donde podemos conectar el GTM con otros telescopios en Estados Unidos y en Europa, y para ello estamos usando un receptor diseñado específicamente para este tipo de observaciones con un reloj atómico que puede sincronizar los datos que estamos grabando con el GTM y con el mismo equipo en otros telescopios. Estamos fabricando un telescopio que tiene el diámetro de la Tierra, lo que nos permite tener una resolución suficiente para ver el disco de acreción alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia y su sombra. Vamos a medir la sombra para entender más su física, la relatividad general y qué es un agujero negro, por qué está en el centro de la galaxia y cuál es su interacción con las estrellas y el gas molecular alrededor del mismo”, dijo Hughes.
Para sincronizar todos los telescopios en países distintos se requieren condiciones buenas en todos los sitios, “porque todos hacen observaciones del mismo objeto al mismo tiempo, y cada telescopio tiene un reloj atómico para sincronizar sus datos con los otros. Luego enviamos los datos a un centro para hacer un análisis general. Todos son telescopios milimétricos haciendo observaciones en la misma frecuencia, en la banda de 1.3 milímetros”, añadió.
Informó además que en este experimento participan distintos radiotelescopios ubicados en la Antártida, Chile, Francia, España, México y Estados Unidos. En el caso de este último país, participa con cuatro radiotelescopios, dos en Hawai, uno en Arizona y otro en California.
El doctor Shep Doeleman, investigador principal del Telescopio de Horizonte de Eventos y científico del Observatorio Haystack del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y del Observatorio Astrofísico Smithsoniano (SAO), explicó que al conectar varios telescopios para hacer un disco tan grande como la Tierra misma se obtiene una resolución angular o un poder amplificador dos mil veces más poderoso que el que posee el Telescopio Espacial Hubble.
Lo anterior permite tomar imágenes de los agujeros negros cercanos a nuestro sistema solar: “El que más nos interesa es el que está en el centro de la Vía Láctea, que tiene cuatro millones de veces la masa del Sol y es suficientemente grande para tomar una imagen de él, y la razón por la cual tomamos imagen del agujero es porque aprendemos sobre gravedad fuerte. Aprendimos de Einstein hace 100 años que la relatividad general es una forma de pensar en el espacio deformado por la fuerza de la gravedad, pero nunca lo vemos en un campo extremo, nunca vemos la orilla de un agujero negro. Este experimento nos dirá si Einstein estaba en lo correcto”.
Además de tomar imágenes del agujero negro en el centro de nuestra galaxia, el proyecto incluye observaciones del hoyo negro en el centro de Virgo A, que es dos mil veces más masivo, pero que también está dos mil veces más alejado de la Tierra.
Doeleman agrega: “Lo que es más excitante es que desarrollamos mucha instrumentación para que esto suceda, desarrollamos receptores e instrumentos especiales en todos los países. Tenemos relojes atómicos en todos los telescopios con los que sincronizamos el arreglo, y que permiten a todos los telescopios guiar y ver lo mismo al mismo tiempo con gran precisión, y requerimos esa precisión para hacer este telescopio tan grande como la Tierra. Y son tan precisos que pierden un segundo cada 100 millones de años. Éste es el secreto, el corazón del Event Horizon Telescope. Esperamos con estas observaciones obtener la primera imagen de cómo es un agujero negro”.
Doeleman concluye que el Telescopio de Horizonte de Eventos desafía los límites de lo que se puede hacer con estos radiotelescopios: “El experimento involucra instrumentación y logística que nunca se había hecho antes. Y es muy importante para nosotros porque está muy orientado hacia la relatividad general, diciendo si Einstein estaba en lo correcto respecto a los agujeros negros. No puede ser más fundamental”.
El experimento denominado Telescopio de Horizonte de Eventos está planeado para diez años, durante los cuales se realizarán las interconexiones en primavera y otoño. Recibe financiamiento de la National Science Foundation y en él participan algunas de las universidades y centros de investigación más importantes en el mundo.
Los telescopios que participan en el mismo son el GTM; el Arizona Radio Observatory/Submillimiter-wave Astronomy; el APEX y el ASTE de Atacama, Chile; el Carma, de California; el Caltech Submillimiter Observatory; el IRAM de España; el James Clerk Maxwell Telescope y el Submillimiter Array de Hawai; el Telescopio del Polo Sur; el ALMA de Chile, y el Plateau de Bure Interferometer en Francia.
Con información de la Agencia Informativa Conacyt
