Los astrónomos (y toda la humanidad) tienen unas vacaciones: se presenta la primera imagen de un agujero negro. Fue creado utilizando el Event Horizon Telescope (EHT), un telescopio virtual compuesto por varios radiotelescopios de todo el mundo. La imagen muestra material alrededor de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia a 55 millones de años luz de distancia. Y sí, un agujero negro es física concentrada, locos fenómenos gravitacionales al borde de lo posible y lo imposible, condiciones extremas (puedes leer más sobre cómo funcionan los agujeros negros aquí). Pero hay varias preguntas.
¿Es difícil ver un agujero negro porque es negro?
No. Eso es, sí. Es cierto: los agujeros negros son negros. Normalmente vemos todo tipo de estrellas y todo, porque la luz que emiten llega a nuestros telescopios (o directamente a nuestros ojos), y la registramos. Los agujeros negros son realmente negros. No emiten luz visible (debido a complejos trucos gravitacionales), por lo que no se pueden ver.
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Pero este no es un gran problema. Si tuviéramos un agujero negro en nuestro sistema solar, lo verías. Verías la curvatura del espacio por su presencia y verías la sustancia que gira alrededor de este embudo. Si ha visto la película Interstellar, muestra una visualización más o menos precisa de un agujero negro, realizada por el astrofísico Kip Thorne.
El agujero negro es difícil de ver porque es diminuto. Bueno, está bien, no tan pequeño como una hormiga, por ejemplo. Es diminuta en el sentido de que una persona es diminuta cuando se ve desde una distancia de un kilómetro. El mejor término sería tamaño angular. Si gira la cabeza en un círculo, obtendrá una vista panorámica de 360 grados (pero recuerde girar también su cuerpo, de lo contrario, doblará el cuello). Si mantiene el pulgar a la distancia del brazo, eso es aproximadamente un tamaño angular de medio grado. La luna tiene aproximadamente el mismo tamaño angular, por lo que puede cubrirla con el pulgar.
¿Qué pasa con el tamaño del agujero negro? Sí, es enorme. También se encuentra a 55 millones de años luz de distancia. Esto significa que la luz tardará 55 millones de años en viajar tan lejos. Está increíblemente lejos. Pero el tamaño angular realmente nos lo impide. Un agujero negro (al menos su parte visible) tiene un tamaño angular de unos 40 microsegundos.
¿Qué es un microarxsegundo? Como saben, el círculo se divide en grados (y lo ha sido durante mucho tiempo). Cada grado se puede dividir en 60 minutos de arco y cada minuto son 60 segundos de arco. Si divide un segundo de arco en un millón de partes, obtiene un microsegundo. ¿Recuerda que el tamaño angular de la luna es de 0,5 grados (visto desde la Tierra)? Esto significa que el tamaño angular de la luna es 45 millones de veces mayor que el tamaño de un agujero negro. El agujero negro es pequeño en términos de su tamaño angular.
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Pero eso no es todo. Debido a la difracción, no podemos ver cosas de pequeños tamaños angulares. Cuando la luz pasa a través de una abertura (por ejemplo, a través de un telescopio o dentro del ojo), se dispersa. Se dobla de tal manera que interfiere con el resto de la luz que pasa por el agujero. En el caso del ojo, esto significa que las personas pueden distinguir objetos con un tamaño angular de aproximadamente 1 minuto de arco.
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Y eso también significa que algo tan pequeño como un agujero negro es difícil de capturar en una foto.
¿Cómo superar el límite de difracción?
Admitámoslo. Las cosas de diminutas dimensiones angulares son realmente difíciles de ver: ¿cómo podemos entonces ver el material alrededor de un agujero negro? La resolución angular de un telescopio realmente depende solo de dos cosas: el tamaño del agujero y la longitud de onda de la luz. El uso de longitudes de onda más cortas (como la radiación ultravioleta o de rayos X) proporciona una mejor resolución. Pero en este caso, el telescopio usa la longitud de onda de la luz en el rango milimétrico. Esta es una longitud de onda bastante larga en comparación con la luz visible, que se encuentra en el rango de los 500 nanómetros.
Y esto significa que la única forma de superar el límite de difracción es agrandar el telescopio. Es decir, lo que hicieron con el Event Horizon Telescope. Básicamente, es un telescopio del tamaño de la Tierra. Locura, pero verdad. Al recopilar datos de varios telescopios en diferentes partes del mundo, puede combinar los datos para convertirlos en datos de un telescopio GIGANTE. Es cierto que tienes que intentarlo. Pero también hay problemas con este método. Con solo unos pocos telescopios, el equipo de EHT utiliza una serie de técnicas analíticas para crear la imagen más probable a partir de los datos recopilados. Así que consiguieron "dibujar" material alrededor del agujero negro.
¿Es esta una foto real de un agujero negro?
Si miras a través de un telescopio y ves a Júpiter, en realidad estás viendo a Júpiter. Nota: Si aún no lo ha hecho, asegúrese de intentarlo. Eso es genial. La luz del sol rebota en la superficie de Júpiter y luego viaja a través de un telescopio hasta su ojo. Auge. Júpiter. El es real
Pero con un agujero negro, las cosas son un poco diferentes. La imagen que está viendo ni siquiera está en el rango visible. Ésta es una imagen de radio creada a partir de las longitudes de onda de la luz. ¿Cuál es la diferencia entre las ondas de radio y la luz visible ordinaria? De hecho, la diferencia está solo en la longitud de onda.
Las ondas de luz y radio son ondas electromagnéticas. Esta es la propagación de un campo eléctrico cambiante junto con un campo magnético cambiante (simultáneamente). Estas ondas viajan a la velocidad de la luz, porque son ligeras. Sin embargo, dado que la radio y la luz visible tienen diferentes longitudes de onda, interactúan con la materia de manera diferente. Si enciende la radio en casa, recibirá una señal de la estación de radio más cercana. Estas ondas de radio viajan a través de las paredes. Y los visibles no pasan.
Lo mismo ocurre con las imágenes. Si tiene luz visible de un objeto, puede verlo con sus ojos y grabar esta imagen en una película o con una grabadora digital. Esta imagen puede mostrarse en la pantalla de una computadora y, de hecho, verse. Así es como puedes ver una imagen de la luna.
En cuanto al material alrededor del agujero negro, esta no es una imagen visible. Esta es una imagen de radio. Cada píxel de la imagen representa una longitud de onda específica, pero ondas de radio. Las porciones naranjas son representaciones en falso color de la onda de 1 milímetro. Lo mismo ocurre cuando queremos "ver" una imagen en el rango infrarrojo o ultravioleta. Tenemos que convertir estas longitudes de onda a lo que podemos ver.
Así que esta toma de un agujero negro no es una fotografía cualquiera.
Ilya Khel
