Una nueva revolución está teniendo lugar en el campo de la astronomía, que nos permite capturar objetos que fueron concebidos en la imaginación de Albert Einstein hace más de un siglo. Como parte de esta revolución, la colaboración internacional del Telescopio de Horizonte de eventos (EHT por sus siglas en inglés) ha publicado sus últimos hallazgos, arrojando luz sobre el enigmático agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87 (M87) y revelando secretos que durante mucho tiempo han eludido nuestra comprensión.

Durante siglos, el núcleo de las galaxias ha fascinado a los astrónomos, especialmente aquellos que emiten cantidades de energía tan grandes que eclipsan la luz combinada de todas las estrellas de la galaxia anfitriona. La hipótesis tradicional es que estos núcleos activos son impulsados por la acreción de materia alrededor de un agujero negro supermasivo; una idea difícil de probar porque el núcleo de una galaxia es una región compacta, oculta a la vista por el polvo cósmico que bloquea la luz visible. La llegada de telescopios capaces de capturar otras formas de luz, invisibles al ojo humano, como las ondas infrarrojas y el radio, ha permitido sondear las entrañas de estos objetos astronómicos, en donde se puede estudiar los mecanismos de acreción y transporte de energía, a la vez que indagar sobre las leyes de la física fundamental que expliquen el origen de los agujeros negros más monstruosamente masivos en el universo.

Predichos en 1916 por Karl Schwarzschild como una solución de las ecuaciones de campo de la Teoría de la Relatividad General de Einstein, los agujeros negros son regiones extremadamente peculiares del espacio, dónde la atracción de la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar, definida por un límite conocido como el horizonte de eventos. La intensidad del campo gravitacional no sólo provoca que el espacio se curve alrededor del agujero negro, sino también induce fenómenos fascinantes como la dilatación del tiempo cerca del horizonte de eventos.

La búsqueda de los agujeros negros combina esfuerzos en los límites de la física matemática y las tecnologías astronómicas más modernas. Si bien no es posible ver el horizonte de eventos directamente, podemos detectar su sombra, es decir, la silueta de la luz tragada por el agujero negro vista contra el fondo de gas y polvo brillantes. Observaciones de esta sombra evidencian la presencia de un agujero negro y proveen información fundamental para estudiar estos elusivos objetos. Nacido de esta búsqueda, el EHT logró un hito histórico en abril de 2019 al publicar la primera imagen de la sombra del agujero negro supermasivo en M87, seguido de una hazaña similar para el agujero negro en el corazón de nuestra propia galaxia, Sagitario A* en mayo de 2022.

A partir de los datos tomados en la campaña de 2018, los últimos hallazgos del EHT confirman la presencia persistente de la sombra del agujero negro M87* en forma de anillo, con un diámetro consistente respecto a las mediciones anteriores. No obstante, las nuevas imágenes muestran que la región compacta más brillante se encuentra desplazada unos 30 grados (en contra de las manecillas del reloj) respecto a las observaciones del año anterior, evidenciando posibles cambios en la dinámica de acreción del agujero negro. Los hallazgos respaldan la interpretación del anillo como formado por una emisión (amplificada gravitacionalmente) que rodea un agujero negro rotante de Kerr, y sugieren que los cambios en el ángulo de asimetría de brillo del anillo son consistentes con el eje de rotación del agujero negro, alineándose con la dirección correspondiente al jet que ha sido identificado por otros telescopios en escalas mayores.

Este descubrimiento histórico fue posible gracias al esfuerzo colectivo de más de 300 investigadores de la colaboración EHT, una red mundial de telescopios que se agrupan para crear un observatorio efectivamente del tamaño de la Tierra, capaz de lograr la nitidez suficiente para poder observar la sombra de un agujero negro. La participación del Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM) ha sido central para estos descubrimientos. Localizado en la cima del volcán Sierra Negra en Puebla, el GTM se sitúa geográficamente en un punto intermedio del arreglo del EHT, permitiendo llenar vacíos en la cobertura de la red. Más aún, con su superficie activa de 50 metros de diámetro (usada durante la campaña de observaciones de 2018), el GTM contribuye con una de las superficies colectoras más grandes del arreglo, ayudando a mejorar la calidad y resolución de las imágenes reconstruidas.

Como humanidad, debemos sentirnos orgullosos de estas observaciones, ya que representan el nivel tecnológico alcanzado hasta la fecha. Por ejemplo, la capacidad del arreglo del EHT le permite observar objetos extremadamente pequeños, con un tamaño equivalente al de una manzana sobre la superficie de la luna. Adicionalmente, para obtener una buena reconstrucción de la imagen, es necesario que los telescopios puedan sincronizarse precisamente y observar simultáneamente M87, para lo cual cada telescopio emplea un reloj atómico.

A medida que el EHT continúa perfeccionando sus técnicas y ampliando sus capacidades, el futuro de la investigación de los agujeros negros promete descubrimientos aún más interesantes. Por ejemplo, caracterizar la dinámica de acreción de material ultra-energético mediante capturas tomadas en diferentes épocas; poner a prueba las predicciones de la Relatividad General bajo condiciones extremas, midiendo con mayor precisión el tamaño y forma de la sombra del agujero negro. Con cada campaña de observaciones del GTM en el EHT, retiramos otra capa del misterio que envuelve a los agujeros negros, revelando una belleza de la naturaleza en entornos hasta ahora inexplorados.