La primera imagen de Sagitario A* podría ser la prueba “definitiva” de la relatividad general

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Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

Pocas teorías tan ambiciosas han superado tantas pruebas como la centenaria teoría general de la relatividad de Einstein. Pero a los científicos nunca les parecen suficientes. Dentro de poco tendremos datos para la que puede ser una de las pruebas más extremas: la primera “imagen” de un agujero negro.

El Event Horizon Telescope (EHT, Telescopio Horizonte de Sucesos) es una red planetaria de radiotelescopios que está compilando imagines directas del agujero negro gigante que está en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. ¿Imágenes? ¿Cómo es posible si un agujero negro no deja escapar la luz? Precisamente, el atrapamiento de la luz por el agujero negro produce una sombra oscura (absolutamente negra) rodeada por un anillo circular brillante; es esta combinación lo que los radiotelescopios detectan. Este anillo está justo fuera del horizonte de sucesos, esa zona del espacio a partir de la cual la luz no puede escapar de la influencia gravitatoria del agujero negro.

El tamaño del anillo vendría determinado por la teoría general de la relatividad si esta es un modelo adecuado para el agujero negro. Ahora, un nuevo análisis ha determinado que el EHT tendría capacidad para detectar pequeñas desviaciones en el tamaño de la sombra; y existen teorías alternativas a la relatividad general que predicen dimensiones ligeramente diferentes, por lo que una coincidencia con alguna de ellas podría indicar que la teoría de Einstein debería refinarse, como mínimo.

Como la mayoría de las galaxias, nuestra Vía Láctea tiene un agujero negro supermasivo en su centro, llamado Sagitaro A* (Sgr A*). Las observaciones de las estrellas que orbitan Sgr A* ha proporcionado estimaciones de su masa (alrededor de cuatro millones de veces la masa del Sol) y su distancia a nosotros (poco más o menos 27.000 años luz). El radio del agujero negro, definido por su horizonte de sucesos, es sólo 17 veces el del Sol. Para conseguir tener una imagen de este objeto tan compacto los astrónomos idearon el proyecto EHT, que realiza cálculos de interferometría con los datos proporcionados por radiotelescopios repartidos por toda la Tierra desde 2006. Se espera que la primera imagen de la sombra de Sgr A* esté disponible con definición suficiente dentro de pocos años, aunque algún adelanto podría tenerse este mismo año.

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Esta imagen corresponde a una simulación realizada a partir de datos de siete radiotelescopios EHT midiendo durante un día. Fuente: Johanssen et al

Según la teoría general de la relatividad, la deformación del espaciotiempo alrededor de Sgr A* crea una sombra con un radio aparente de exactamente 50 microsegundos de arco, es decir, 50 millonésimas de segundo de arco, y una millonésima de segundo de arco es el tamaño aparente del punto final de una frase de los manuales que la misión Apolo dejó en la Luna visto desde la Tierra. Por ser algo tan inimaginablemente pequeño se necesitan una enormidad de datos analizados concienzudamente.

Si la teoría general de la relatividad dice que son 50 microsegundos de arco, las teorías alternativas dan valores algo mayores o menores. El análisis realizado ahora de las capacidades del EHT demuestra que sus resultados van a reducir de forma muy significativa las incertidumbres acerca de las mediciones de masa y distancia. Además EHT podrá comprobar la teoría de Einstein midiendo determinados parámetros que en ésta valen cero pero son distintos de cero en sus alternativas.

Referencia:

Johanssen et al (2016) Testing General Relativity with the Shadow Size of Sgr A* Physical Review Letters DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.031101

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

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