Científicos y tecnología africanos podrían conducir a futuros descubrimientos de agujeros negros
6 min readastrónomos reveló la primera imagen del agujero negro en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La imagen fue producida por la colaboración Event Horizon Telescope (EHT), un equipo internacional de más de 300 científicos en los cinco continentes, incluida África.
Los agujeros negros fueron predichos por Albert Einstein Teoría general de la relatividad hace más de un siglo. Son regiones del espacio tan densas que nada, incluida la luz, puede escapar. Su límite se conoce como el horizonte de sucesos, que marca el punto de no retorno. Esta es solo una de las razones por las que estos objetos están ocultos a nuestros ojos. La otra es que son extremadamente pequeños cuando se colocan en su contexto cósmico. Si nuestra galaxia, la Vía Láctea, fuera del tamaño de un campo de fútbol, el horizonte de sucesos de su agujero negro sería un millón de veces más pequeño que un pinchazo en el centro del campo.
¿Cómo, entonces, podemos fotografiarlos? Nuestro equipo hizo esto capturando la luz del gas caliente que se arremolinaba en las inmediaciones del agujero negro. Esta luz, con una longitud de onda de 1 milímetro, es registrada por una red mundial de antenas que forman un único telescopio virtual del tamaño de la Tierra.
La luz se parece más a un anillo, una firma característica que es el resultado directo de dos procesos clave. Primero, el agujero negro es tan denso que desvía el camino de la luz cerca de él. En segundo lugar, captura la luz que se desvía demasiado cerca del horizonte de sucesos. El efecto combinado produce la llamada sombra del agujero negro: un anillo iluminado que rodea un claro déficit de luz centrado en el agujero negro. En el caso de nuestro agujero negro de la Vía Láctea, este anillo tiene el tamaño aparente de una rosquilla en la luna, lo que requiere un esfuerzo de ingeniería extraordinario para enfocarlo.
La revelación de una imagen de nuestro agujero negro, Sagitario A*, no es sólo un gran momento para la ciencia. También podría ser un catalizador importante para diversificar la investigación africana en astrofísica utilizando las fortalezas existentes. Éramos los únicos dos de más de 300 miembros del equipo EHT con base en el continente africano. El continente no alberga ningún telescopio EHT: nos reclutaron debido a la experiencia que desarrollamos en la preparación para el radiotelescopio más grande del mundo, el red de kilómetros cuadrados (SKA), que será copatrocinado por Sudáfrica y Australia.
Por qué la imagen es importante
Esta no es la primera vez que una imagen de un agujero negro llama la atención de la gente. También éramos miembros del equipo que capturó el primera imagen de un agujero negro en 2019 (este está en el centro de una galaxia diferente, Messier 87, que está a 55 millones de años luz de distancia). fue estimado que más de 4.500 millones de personas han visto esta imagen. Sagitario A* también dominó los titulares y capturó la imaginación de la gente.
Pero hay más en este resultado que solo una imagen asombrosa. Se ha descrito una plétora de ricos resultados científicos en diez puestos por el equipo Estas son tres de nuestras principales fortalezas.
Primero, la imagen es una notable validación de la teoría general de la relatividad de Einstein. El EHT ahora ha obtenido imágenes de dos agujeros negros con masas que difieren en un factor de más de 1000. A pesar de la dramática diferencia en masa, el tamaño y la forma medidos son consistentes con las predicciones teóricas.
En segundo lugar, ahora hemos fotografiado agujeros negros con entornos muy diferentes. Gran parte de la investigación previa de las últimas dos o tres décadas muestra una fuerte evidencia empírica de que las galaxias y sus agujeros negros coevolucionan a lo largo del tiempo cósmico, a pesar de sus tamaños completamente dispares. Al acercarnos al horizonte de eventos de los agujeros negros en galaxias gigantes como M87, así como a galaxias más típicas como nuestra propia Vía Láctea, aprendemos más sobre cómo se desarrolla esta relación aparentemente inverosímil entre el agujero negro y su galaxia anfitriona.
En tercer lugar, la imagen nos brinda nueva información sobre el agujero negro central en nuestro propio hogar galáctico. Es la bestia más cercana a la Tierra, por lo que proporciona un laboratorio único para comprender esta interacción, como mirar un árbol en su propio patio trasero para comprender mejor los bosques en el horizonte distante.
La ventaja geográfica del sur de África
Estamos orgullosos de ser parte del equipo que produjo las primeras imágenes de los agujeros negros. En el futuro, creemos que Sudáfrica, y el continente africano en general (incluido una iniciativa conjunta holandés-namibia), podría jugar un papel vital en la realización de las primeras películas sobre agujeros negros.
Como ha sido el caso con el papel clave del país en paleoantropología, algunas contribuciones a la astronomía global solo pueden hacerse desde suelo sudafricano. Sagitario A* se encuentra en el cielo del sur, pasando directamente sobre Sudáfrica. Esta es una de las principales razones por las que esta imagen del centro de la Vía Láctea, tomada por el MeerKAT (un precursor del SKA) es la mejor que existe.
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Sudáfrica también tiene una infraestructura bien establecida en sus sitios astronómicos, que están protegidos por la legislación. Y tiene ingenieros de clase mundial a la vanguardia de su oficio. Esto da como resultado telescopios económicos y de alto rendimiento entregados a tiempo y dentro del presupuesto.
La nueva tecnología también está de nuestro lado: un diseño de receptor multifrecuencia simultánea de última generación, iniciado por nuestros colegas coreanos, significa que los sitios EHT ya no necesitan ser los lugares más prístinos y de gran altitud en la Tierra.
Todos los elementos están listos para un aumento dramático en el número de jóvenes africanos que participan en esta nueva era de imágenes de agujeros negros y pruebas de gravedad de precisión. En los años venideros, esperamos escribir sobre descubrimientos que no podrían haberse hecho sin la tecnología en suelo sudafricano, así como sobre científicos africanos que lideren la ciencia de EHT de alto impacto y visibilidad en sinergia con nuestro multi- programas de astronomía de longitud de onda y astrofísica de alta energía.
roger decano, Director: Centro Wits de Astrofísica; Cátedra SKA en Radioastronomía, Universidad de Witwatersrand y Iniyan Natarajaninvestigador postdoctoral, Centro Wits de Astrofísica, Universidad de Witwatersrand
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