El Event Horizon Telescope (EHT) ha agregado un mayor número de observatorios a la red global de radiotelescopios, y la primera imagen del agujero negro de nuestra galaxia se puede obtener en menos de un año.
"A principios de la próxima primavera, Event Horizon reproducirá la imagen de un agujero negro en el centro de la Vía Láctea", dijo Avery E. Broderick, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad de Waterloo, durante una presentación en el Perimeter Institute en una conferencia sobre convergencia el 23 de junio de 2015.
Broderick, quien también es profesor en este instituto, compartió algunas de las alucinantes oportunidades para explorar el espacio temporal alrededor de un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, llamado Sagittarius * (o Sagittarius A *), por lo que el EHT se centrará en explorar la gravedad fuerte.
"Solo hay dos lugares en el universo donde se puede explorar la gravedad fuerte en una gran, gran escala y alrededor de objetos compactos", agregó.
Al referirse al estudio de la teoría general de la relatividad por Albert Einstein, quien lo formuló hace 100 años, desde el comienzo de los mapas creados por los navegantes, Broderick dijo que hay muchos "monstruos" en las profundidades inexploradas del espacio, una de las cuales son las condiciones gravitacionales que rodean un agujero negro. Pero esta teoría puede cambiar por primera vez en la historia de la humanidad.
Resolución de ángulo del horizonte de eventos
EHT se compone de muchos observatorios de radio en todo el mundo. Con la tecnología de interferometría de línea de base muy larga (un interferómetro de base ultra larga o VLBI), muchas antenas de radio independientes, separadas por cientos o miles de millas, se pueden usar juntas para crear un telescopio "virtual" con el diámetro de nuestro planeta. Las posibilidades de los telescopios ópticos más poderosos del planeta están muy limitadas en la observación de incluso los objetos más masivos conocidos en el universo. Y los agujeros negros son extremadamente compactos, apareciendo como pequeñas manchas de polvo en el cielo. Durante su actividad, los agujeros negros supermasivos, como se sabe, existen en los núcleos de la mayoría de las galaxias, pueden eclipsarlos y generar enormes áreas de gases relativistas explosivos en el espacio intergaláctico. También pueden tener efectos poderosos en la evolución de las galaxias, por lo que la observación de estos "hipopótamos" gravitacionales es uno de los objetivos más importantes de la astrofísica moderna.
Para observar Sagittarius A * a través de Event Horizon, se requiere una resolución angular extremadamente pequeña. Con este telescopio, estas cifras se estiman en 50 arcosegundos (micro μas) de diámetro. Uno de los observatorios de infrarrojos ópticos más potentes del planeta (dos telescopios Keck sobre Mauna Kea en Hawai) puede tener una resolución angular de hasta 20000 μas. Se planea que el telescopio de treinta metros (TMT) pueda proporcionar indicadores a 7000 μas. Aunque estas resoluciones son asombrosas para la astronomía óptica, estos recursos no son suficientes para una investigación completa en esta área, agregó Broderick.
Después de completar la preparación para el proyecto, el EHT trabajará a una resolución de 10 μas, y estos indicadores son muy buenos para resolver el problema. Estas características sugieren algunas posibilidades interesantes no solo para obtener la primera imagen de un agujero negro, sino también para probar la teoría general de la relatividad de Einstein, y también ayudarán a levantar el telón de la física más allá de la teoría general de la relatividad.
"Este no es un experimento futuro, está sucediendo ahora", dijo Broderick, señalando que el "prototipo" del EHT ya tiene 9 años de experiencia laboral. Pero las observaciones de Sagitario A * hasta el momento provienen solo de tres secciones de las antenas de radio EHT, y estos datos eran demasiado escasos para crear una vista clara del "anillo" de un agujero negro. Estas observaciones, sin embargo, contribuyen seriamente a la comprensión de las características del agujero negro, ayudando a los físicos teóricos a adivinar qué es Sagitario A *, pero muchas preguntas siguen sin respuesta. Incluso con respecto al agujero negro en el centro de la Vía Láctea, existen serias incertidumbres con respecto a la comprensión de la geometría y la dinámica del área.
La teoría “clásica” de los agujeros negros incluye un punto de no retorno: un área donde la deformación gravitacional es tan grande que incluso la luz no puede evitar la atracción gravitatoria de un agujero negro, llamado horizonte de eventos. También hay un disco de acreción, donde el material cae sobre las áreas que rodean el horizonte de eventos, esta es la generación de altas energías. Pero no sabemos realmente qué es un disco de acreción: grande, pequeño, delgado o grueso. Tampoco sabemos si este disco tiene un ángulo en relación con la parte posterior de un agujero negro (los astrofísicos están seguros de que Sagitario A * es un agujero negro en rotación). ¿Quizás alguno de nuestros agujeros negros es también un disco? En la actualidad, la morfología de las estructuras que rodean un agujero negro sigue siendo un misterio.
Este secreto aparece como una especie de "crisis existencial" para la EHT, advierte Broderick.
"El nombre del telescopio Telescopio Event Horizon está lejos de ser accidental, se dio para verificar la presencia de un horizonte de eventos en un agujero negro; si esta teoría fuera refutada, el telescopio sería rebautizado", agregó, "afortunadamente, el EHT encontró la mejor prueba en Hoy, eso es verdad, y existen horizontes de eventos ".
Sagitario A * parpadea, parpadea
Actualmente, con la excepción del improbable giro de la física, hay un horizonte de eventos, y los físicos han logrado restringir el concepto de cómo se verá: un pequeño conjunto de variables y modelos actuales, y esto es consistente con los datos que comienzan a provenir del EHT.
"No estoy seguro de si me alegro o estoy deprimido, esperaba que encontráramos algunas cosas inesperadas ahora, aunque todo está bien", bromeó Broderick. Aunque el EHT ya está produciendo resultados y las esperanzas de obtener las primeras imágenes de Sagittarius A * pronto, son altas, todavía hay un largo camino por recorrer y problemas por resolver.
Uno de los problemas señalados por Broderick es un problema para todos los observatorios terrestres. Cuando una mirada pasa a través de la atmósfera, vemos el centelleo de las estrellas. Este parpadeo es causado por muchas influencias atmosféricas, incluida la turbulencia en la atmósfera superior y la humedad. Cuando se observa un agujero negro supermasivo, aparece un efecto similar en el centro de nuestra Galaxia: Sagittarius A * también "parpadea".
Cuando las estrellas y el plasma interestelar pasan entre nosotros y Sgr. *, Pueden ocurrir centelleos en la señal recibida, lo que crea pequeñas anomalías que deben corregirse de inmediato. Después de unos años, cuando el EHT realice operaciones a gran escala, su investigación será crucial para comprender qué impulsa el flujo de acreción alrededor del agujero negro. Pero si los efectos de centelleo no se toman en cuenta, un fenómeno como la turbulencia magnetohidrodinámica cerca de un agujero negro puede volverse demasiado difuso para estudiarlo.
De manera similar a los observatorios terrestres que tienen láseres en la atmósfera superior para medir la cantidad de turbulencia y la sintonización usando ópticas adaptativas, el EHT adoptará un esquema de óptica adaptativa (pero sin láseres) para eliminar este efecto al analizar los resultados.
Tomografía del espacio
Quizás el uso más beneficioso de EHT es estudiar los brotes de SGR. *. Se sabe que se generan periódicamente allí.
Aproximadamente una vez al día, varios observatorios observaron una aclaración de las emisiones de Sgr. * Y este fenómeno también cambia la estructura del área emitida. Este flash se interpretó como un "punto caliente" en el flujo de acreción cerca del horizonte de eventos. Cuando el EHT esté en pleno funcionamiento, podrá hacer un seguimiento de estos puntos calientes, rastrear sus orígenes y observar el proceso de reducción. Los astrónomos también esperan usar los puntos calientes como un indicador para delinear la estructura del espacio temporal en este entorno de gravedad fuerte. "Esto abre la puerta a la posibilidad de una tomografía espacial temporal: estos puntos se mueven, surgen en diferentes áreas del espacio temporal", dijo Broderick. "Y tal como sucede una vez al día, puedes ver algunos de estos destellos".
Cuán profundamente no habríamos explorado lo desconocido en esta región gravitacional única, y creemos que tenemos una plataforma bastante buena en la teoría de la dinámica del agujero negro, pero quiero pensar que EHT podría encontrar algo nuevo y, posiblemente, exótico sobre un espacio altamente impredecible más cercano al agujero negro supermasivo.
"Me gustaría pensar que tan pronto como obtengamos la imagen, veremos que se verá como la versión de principios del siglo XXI: un punto azul pálido, tal vez con armónicos más siniestros ... Hay monstruos que se esconden en oscuridad "- esta conclusión hizo Broderick.
