"Sin la colaboración entre científicos no existiría la imagen de un agujero negro"

Hoy cambió la astrofísica para siempre. Desde la Fundación Nacional de Ciencia (Science National Foundation-NFS), se hizo una rueda de prensa simultánea en 8 países en donde se reveló al mundo la primera imagen de un agujero negro. 

Los agujeros negros supermasivos, situados en el centro de las galaxias, se hacen visibles arrojando chorros brillantes de partículas cargadas o lanzando o arrancando estrellas cercanas. De cerca, estos gigantes están rodeados por brillantes discos. Pero debido a que la gravedad extrema de un agujero negro evita que la luz se escape, los corazones oscuros de estos pesados y misteriosos objetos permanecen completamente invisibles.

¿Cómo fue que los científicos pudieron "ver" el agujero negro de la galaxia lejana de Messier 87, a 55 millones de años luz de nuestro planeta? 

Afortunadamente, hay una manera de "ver" un agujero negro sin mirar hacia el abismo. Los telescopios pueden buscar, en cambio, la silueta del horizonte de eventos de un agujero negro, el perímetro dentro del cual no se puede ver ni escapar nada, contra su disco de acreción. Eso es lo que hizo el Event Horizon Telescope, o EHT, en abril de 2017, recolectando datos que ahora han dado la primera imagen de un agujero negro supermasivo, el que está dentro de la galaxia M87.

El Event Horizon Telescope está integrado por ocho grandes radio satélites que conectados, hacen que la tierra se convierta en una especie de gran telescopio: el SMT (Arizona) SMA (Hawaii) JCMT (Hawaii) APEX (Chile) ALMA (Chile) SPT (Antártida) IRAM (España) y LMT (México). La información que recolectan entre todos es tan exacta que solo se “salta” una foto por cada segundo de cada 10 millones de años.

Gracias al trabajo de 200 investigadores, se lograron enlazar los datos de todos los satélites con una técnica llamada interferometría de línea de base, que combina ondas de radio vistas por muchos telescopios a la vez, de modo que los telescopios funcionan juntos como un plato gigante. Según Science News, el diámetro de ese plato virtual cubre la distancia desde el Polo Sur a España.

"Todas las mañanas, hay un frenético conjunto de llamadas telefónicas y análisis de datos meteorológicos y preparación para el telescopio, y luego tomamos una decisión de ir  o no ir para la observación de la noche", dice el astrónomo Geoffrey Bower del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica en Hawaii, a Science News. Los datos recolectados equivalen a 5 pentabytes, casi 2.000 discos duros de 1 terabyte a máxima capacidad. 

Una vez tenían los datos, los investigadores debieron registrar los tiempos de sus datos con una precisión exacta. Para eso, utilizan relojes atómicos de hidrógeno maser, que pierden alrededor de un segundo cada 100 millones de años.

Hay una gran cantidad de datos para marcar el tiempo. "En nuestro último experimento, registramos datos a una velocidad de 64 gigabits por segundo, lo cual es aproximadamente 1,000 veces [más rápido que] la conexión a Internet de su hogar", dice Bower.

Estos datos luego se transfieren al MIT Haystack Observatory y al Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, para procesarlos en un tipo especial de supercomputador llamado correlador. Pero cada estación de telescopio acumula cientos de terabytes de información durante una sola campaña de observación, demasiado para enviar a través de Internet. Así que los investigadores usan la siguiente mejor opción: el correo postal. La colaboración entre los 200 investigadores hizo posible la imagen sin precedentes que conocemos hoy. 

La directora de la Fundación Nacional de Ciencia (Science National Foundation-NFS), France Córdova, escribió esta carta en el blog de la NFS para resaltar la importancia del trabajo colaborativo entre científicos de todo el mundo para este anuncio científico: 

"La colaboración y la innovación llevaron a la primera imagen de un agujero negro: Hoy, el Proyecto del telescopio Event Horizon anunció que capturó la primera imagen de un agujero negro, un logro que inspirará a la gente en todas partes y mejorará nuestra comprensión de estos misteriosos fenómenos astrofísicos.

Como astrofísico, este es un día emocionante para mí. Los agujeros negros han cautivado la imaginación de los científicos y el público durante décadas. De hecho, hemos estado estudiando los agujeros negros durante tanto tiempo que a veces es fácil olvidar que ninguno de nosotros realmente ha visto uno.

Sí, tenemos simulaciones e ilustraciones. Gracias a los instrumentos respaldados por la National Science Foundation, hemos detectado ondas gravitacionales provenientes de la fusión de agujeros negros a través del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser, o LIGO. El año pasado, nuestras instalaciones de IceCube Neutrino en el Polo Sur detectaron un solo neutrino cósmico de alta energía, junto con satélites para señalar su punto de origen: un blazar, que es un núcleo galáctico alimentado por un agujero negro supermasivo con chorros intensos.

Pero nunca hemos visto realmente el horizonte de eventos, ese punto de no retorno después del cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar de un agujero negro.

¿Cómo llegamos a este gran avance? A través de la imaginación y dedicación de científicos de todo el mundo dispuestos a colaborar para lograr un gran objetivo. A través de una gran piscina de instalaciones internacionales. Y a través de compromisos financieros a largo plazo por parte de NSF y otros financiadores dispuestos a arriesgarse en la búsqueda de una enorme recompensa potencial. El proyecto Event Horizon hubiera sido imposible sin la cooperación internacional entre las instalaciones, las contribuciones de docenas de científicos e ingenieros y el financiamiento sostenido.

Ningún telescopio en la Tierra tiene la nitidez para crear una imagen sin borrosas y definitivas del horizonte de eventos de un agujero negro. Entonces, este equipo hizo lo que hacen todos los buenos investigadores: innovaron.

Hace más de cinco décadas, otros investigadores financiados por NSF ayudaron a liderar el desarrollo de la Interferometría de Línea de Base Muy Larga, que aumenta las capacidades de los telescopios al vincularlos. Este equipo llevó ese concepto a una escala global, conectando telescopios para crear una matriz virtual del tamaño de la Tierra misma. Esta fue una tarea hercúlea que implicó superar numerosas dificultades técnicas.

Fue un objetivo tan notable que NSF ha invertido más de $ 30 millones a lo largo de una década, junto con muchas otras agencias en nuestro apoyo, a medida que estos investigadores convirtieron su idea en realidad.

Al contemplar el vacío por primera vez, una cosa que espero que resuene es que este es el futuro de la astronomía, de todos los campos científicos. El Proyecto Event Horizon demuestra que necesitamos más colaboración, más convergencia y más recursos compartidos para construir instrumentos y encontrar nuevas aplicaciones para las que ya tenemos. Trabajando juntos, podemos continuar explorando el universo y enfrentar y resolver más de sus misterios".

Se espera que las observaciones de los agujeros negros de EHT ayuden a responder preguntas como la forma en que algunos agujeros negros supermasivos, incluidos los M87, lanzan tales chorros de plasma brillante (SN Online: 3/29/19). La comprensión de cómo cae el gas y cómo se alimenta a los agujeros negros también podría ayudar a resolver el misterio de cómo algunos agujeros negros crecieron tan rápidamente en el universo temprano, dice Loeb (SN Online: 3/16/18).

Hoy cambió la astrofísica para siempre. Desde la Fundación Nacional de Ciencia (Science National Foundation-NFS), se hizo una rueda de prensa simultánea en 8 países en donde se reveló al mundo la primera imagen de un agujero negro. 

Los agujeros negros supermasivos, situados en el centro de las galaxias, se hacen visibles arrojando chorros brillantes de partículas cargadas o lanzando o arrancando estrellas cercanas. De cerca, estos gigantes están rodeados por brillantes discos. Pero debido a que la gravedad extrema de un agujero negro evita que la luz se escape, los corazones oscuros de estos pesados y misteriosos objetos permanecen completamente invisibles.

¿Cómo fue que los científicos pudieron "ver" el agujero negro de la galaxia lejana de Messier 87, a 55 millones de años luz de nuestro planeta? 

Afortunadamente, hay una manera de "ver" un agujero negro sin mirar hacia el abismo. Los telescopios pueden buscar, en cambio, la silueta del horizonte de eventos de un agujero negro, el perímetro dentro del cual no se puede ver ni escapar nada, contra su disco de acreción. Eso es lo que hizo el Event Horizon Telescope, o EHT, en abril de 2017, recolectando datos que ahora han dado la primera imagen de un agujero negro supermasivo, el que está dentro de la galaxia M87.

El Event Horizon Telescope está integrado por ocho grandes radio satélites que conectados, hacen que la tierra se convierta en una especie de gran telescopio: el SMT (Arizona) SMA (Hawaii) JCMT (Hawaii) APEX (Chile) ALMA (Chile) SPT (Antártida) IRAM (España) y LMT (México). La información que recolectan entre todos es tan exacta que solo se “salta” una foto por cada segundo de cada 10 millones de años.

Gracias al trabajo de 200 investigadores, se lograron enlazar los datos de todos los satélites con una técnica llamada interferometría de línea de base, que combina ondas de radio vistas por muchos telescopios a la vez, de modo que los telescopios funcionan juntos como un plato gigante. Según Science News, el diámetro de ese plato virtual cubre la distancia desde el Polo Sur a España.

"Todas las mañanas, hay un frenético conjunto de llamadas telefónicas y análisis de datos meteorológicos y preparación para el telescopio, y luego tomamos una decisión de ir  o no ir para la observación de la noche", dice el astrónomo Geoffrey Bower del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica en Hawaii, a Science News. Los datos recolectados equivalen a 5 pentabytes, casi 2.000 discos duros de 1 terabyte a máxima capacidad. 

Una vez tenían los datos, los investigadores debieron registrar los tiempos de sus datos con una precisión exacta. Para eso, utilizan relojes atómicos de hidrógeno maser, que pierden alrededor de un segundo cada 100 millones de años.

Hay una gran cantidad de datos para marcar el tiempo. "En nuestro último experimento, registramos datos a una velocidad de 64 gigabits por segundo, lo cual es aproximadamente 1,000 veces [más rápido que] la conexión a Internet de su hogar", dice Bower.

Estos datos luego se transfieren al MIT Haystack Observatory y al Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, para procesarlos en un tipo especial de supercomputador llamado correlador. Pero cada estación de telescopio acumula cientos de terabytes de información durante una sola campaña de observación, demasiado para enviar a través de Internet. Así que los investigadores usan la siguiente mejor opción: el correo postal. La colaboración entre los 200 investigadores hizo posible la imagen sin precedentes que conocemos hoy. 

La directora de la Fundación Nacional de Ciencia (Science National Foundation-NFS), France Córdova, escribió esta carta en el blog de la NFS para resaltar la importancia del trabajo colaborativo entre científicos de todo el mundo para este anuncio científico: 

"La colaboración y la innovación llevaron a la primera imagen de un agujero negro: Hoy, el Proyecto del telescopio Event Horizon anunció que capturó la primera imagen de un agujero negro, un logro que inspirará a la gente en todas partes y mejorará nuestra comprensión de estos misteriosos fenómenos astrofísicos.

Como astrofísico, este es un día emocionante para mí. Los agujeros negros han cautivado la imaginación de los científicos y el público durante décadas. De hecho, hemos estado estudiando los agujeros negros durante tanto tiempo que a veces es fácil olvidar que ninguno de nosotros realmente ha visto uno.

Sí, tenemos simulaciones e ilustraciones. Gracias a los instrumentos respaldados por la National Science Foundation, hemos detectado ondas gravitacionales provenientes de la fusión de agujeros negros a través del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser, o LIGO. El año pasado, nuestras instalaciones de IceCube Neutrino en el Polo Sur detectaron un solo neutrino cósmico de alta energía, junto con satélites para señalar su punto de origen: un blazar, que es un núcleo galáctico alimentado por un agujero negro supermasivo con chorros intensos.

Pero nunca hemos visto realmente el horizonte de eventos, ese punto de no retorno después del cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar de un agujero negro.

¿Cómo llegamos a este gran avance? A través de la imaginación y dedicación de científicos de todo el mundo dispuestos a colaborar para lograr un gran objetivo. A través de una gran piscina de instalaciones internacionales. Y a través de compromisos financieros a largo plazo por parte de NSF y otros financiadores dispuestos a arriesgarse en la búsqueda de una enorme recompensa potencial. El proyecto Event Horizon hubiera sido imposible sin la cooperación internacional entre las instalaciones, las contribuciones de docenas de científicos e ingenieros y el financiamiento sostenido.

Ningún telescopio en la Tierra tiene la nitidez para crear una imagen sin borrosas y definitivas del horizonte de eventos de un agujero negro. Entonces, este equipo hizo lo que hacen todos los buenos investigadores: innovaron.

Hace más de cinco décadas, otros investigadores financiados por NSF ayudaron a liderar el desarrollo de la Interferometría de Línea de Base Muy Larga, que aumenta las capacidades de los telescopios al vincularlos. Este equipo llevó ese concepto a una escala global, conectando telescopios para crear una matriz virtual del tamaño de la Tierra misma. Esta fue una tarea hercúlea que implicó superar numerosas dificultades técnicas.

Fue un objetivo tan notable que NSF ha invertido más de $ 30 millones a lo largo de una década, junto con muchas otras agencias en nuestro apoyo, a medida que estos investigadores convirtieron su idea en realidad.

Al contemplar el vacío por primera vez, una cosa que espero que resuene es que este es el futuro de la astronomía, de todos los campos científicos. El Proyecto Event Horizon demuestra que necesitamos más colaboración, más convergencia y más recursos compartidos para construir instrumentos y encontrar nuevas aplicaciones para las que ya tenemos. Trabajando juntos, podemos continuar explorando el universo y enfrentar y resolver más de sus misterios".

Se espera que las observaciones de los agujeros negros de EHT ayuden a responder preguntas como la forma en que algunos agujeros negros supermasivos, incluidos los M87, lanzan tales chorros de plasma brillante (SN Online: 3/29/19). La comprensión de cómo cae el gas y cómo se alimenta a los agujeros negros también podría ayudar a resolver el misterio de cómo algunos agujeros negros crecieron tan rápidamente en el universo temprano, dice Loeb (SN Online: 3/16/18).