La sombra de M87* se tambalea, y eso sorprende a los científicos
La imagen muestra cómo ha evolucionado el gran agujero negro a lo largo de los años

En abril del año pasado, el mundo quedó atónito al contemplar la primera imagen de un agujero negro de la historia. O, más concretamente, la silueta de su ominosa sombra rodeada por un brillante anillo de materia incandescente y anaranjada. El «monstruo», a 55 millones de años luz de la Tierra, era el agujero negro supermasivo M87*, con una masa equivalente a la de 7.000 millones de soles y situado en el centro de una galaxia de idéntico nombre. La hazaña científica se consiguió tras largos años de esfuerzos de centenares de investigadores de la colaboración internacional que opera el Event Horizon Telescope (EHT), un telescopio «virtual» casi del tamaño de la Tierra formado por una red de potentes radiotelescopios repartidos en varios continentes.

Ahora, el análisis de datos no publicados de observaciones de M87* realizadas entre 2009 y 2013 por los científicos del EHT ha revelado que la sombra del gigantesco agujero negro está «tambaleándose», y ha girado de forma significativa durante los diez últimos años. Los resultados completos de este trabajo se acaban de publicar en The Astrophysical Journal.

«El EHT -explica Macek Wielgus, astrónomo del Centro de Astrofísica Harvard Smithsonian y primer firmante del artículo- puede detectar cambios en la morfología de M87* en escalas de tiempo tan cortas como unos pocos días, aunque su geometría general debería ser constante en escalas de tiempo más largas. En 2019 pudimos contemplar por primera vez la sombra de un agujero negro, pero solo vimos imágenes tomadas en una ventana temporal de una semana de observación de 2017, que es demasiado poco para apreciar demasiados cambios».

Por eso, la combinación de datos anteriores, recabados entre 2009 y 2013, con los publicados en 2019 reveló que, en rasgos generales, la forma de la sombra del agujero negro se ha mantenido constante y su diámetro sigue estando de acuerdo con lo previsto por la relatividad general de Einstein para un agujero negro de casi 7.000 millones de masas solares. Lo cual es una confirmación importante de las teorías vigentes y nos da «más confianza que nunca sobre la naturaleza de M87* y el origen de la sombra».

La animación muestra un año completo de evolución de M87* según las simulaciones informáticas
La animación muestra un año completo de evolución de M87* según las simulaciones informáticas

Una sorpresa inesperada

Los datos, sin embargo, también revelan que el colosal agujero negro ocultaba una sorpresa: el brillante anillo que gira a su alrededor se tambalea, y eso es una gran noticia para los investigadores. Por primera vez, en efecto, podrá estudiarse la estructura dinámica del flujo de acreción del agujero negro. Y es precisamente esa región la que tiene la clave para comprender por qué muchos agujeros negros lanzan por sus polos grandes chorros de energía casi a la velocidad de la luz.

Esos chorros de partículas a toda velocidad resultan a su vez de vital importancia para comprender cómo se relaciona el agujero negro con su galaxia anfitriona. Pero volvamos al brillante anillo de acreción.

El gas que se acerca y cae hacia un agujero negro se calienta hasta alcanzar una temperatura de miles de millones de grados, se ioniza y se vuelve turbulendo debido a la presencia de fuertes campos magnéticos. Y esa turbulencia es la que, precisamente, hace que la apariencia del agujero negro varíe con el tiempo. «Debido a que el flujo de materia que cae sobre un agujero negro es turbulento -indica Wielgus- vemos que el anillo se tambalea con el tiempo». Y eso desafía algunos de los modelos teóricos de cómo se produce y evoluciona la acreción.

«Hemos visto mucha variación allí -prosigue Wielgus- y no todos los modelos teóricos de flujo de acreción permiten tanta variabilidad. A medida que obtengamos más mediciones en el futuro, seremos capaces de imponer restricciones a los modelos con confianza y descartar algunas de ellas».

Los efectos de la gravedad extrema

La investigación, pues resulta del máximo interés, ya que el flujo de acreción contiene materia que se acerca lo suficiente al agujero negro como para permitir a los científicos observar los efectos de una gravedad extrema y, en algunas circunstancias, poner a prueba las predicciones de la relatividad general. Algo que los investigadores han hecho en este estudio.

Seguir recopilando datos sobre la estructura variable del brillante anillo que rodea a M87* es algo que mantendrá ocupados a los científicos del EHT durante los próximos años. En la actualidad, en efecto, ya están trabajando con los datos de 2018 y preparando nuevas observaciones para 2021 para conseguir, tras la adición de más radiotelescopios a la red, una vista aún más detallada de la sombra del agujero negro y su brillante anillo de materia incandescente.

Para Wielgus, el análisis continuado que permiten las observaciones pasadas y las que se llevarán a cabo en el futuro «conducirá a una mejor comprensión de las propiedades dinámicas de M87* y de los agujeros negros en general».

/psg