El agujero negro M87*: ¡Lo que ha cambiado en un año!
El agujero negro M87* revela nuevos secretos: observaciones recientes confirman la dinámica turbulenta de su entorno y ofrecen pistas sobre su orientación, acercándonos al futuro de capturar su movimiento en vídeo. ¡Descubre los detalles detrás de este avance cósmico!
Por Enrique Coperías
Imágenes observadas y teóricas de M87*. Izquierda: Imágenes de M87* obtenidas por el EHT de las campañas de observación de 2018 y 2017. Centro: Ejemplos de imágenes de una simulación magnetohidrodinámica relativista general (GRMHD) en dos momentos diferentes. Derecha: Las mismas instantáneas de la simulación, difuminadas para coincidir con la resolución observacional del EHT. Cortesía: EHT Collaboration
En 2019, la colaboración internacional Event Horizon Telescope (EHT) reveló la primera imagen de un agujero negro: el M87*. Este se halla ubicado en el centro de la galaxia Messier 87 (M87), una gigantesca galaxia elíptica situada en el Ccúmulo de Virgo, a una distancia aproximada de 55 millones de años luz de la Tierra.
Los datos que permitieron generar dicha imagen fueron obtenidos en 2017. Ahora, la colaboración EHT ha analizado los datos recabados durante la campaña de 2018, y ha encontrado que la región más brillante del anillo que rodea a M87* se ha desplazado.
Este cambio puede atribuirse principalmente a la turbulencia en el gas que orbita al agujero negro en el disco de acreción, una estructura de gas y polvo que gira alrededor del agujero negro; el material se calienta por fricción mientras cae hacia el centro, y emite luz y otras radiaciones.
Un vídeo mostrará la dinámica de M87*
Los investigadores también confirmaron que el eje de rotación de M87* apunta en dirección opuesta a la Tierra. Con la vista puesta en el futuro, los astrónomos se planea crear un vídeo que muestre la dinámica de este agujero negro.
Seis años después de la histórica publicación de la primera imagen de un agujero negro, el EHT presenta un nuevo análisis de M87*. Este estudio combina observaciones realizadas en 2017 y 2018, y aporta nuevos conocimientos sobre la estructura y dinámica del plasma cerca del horizonte de sucesos, la frontera alrededor de un agujero negro de la que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Marca el límite donde la gravedad es tan intensa que no hay retorno posible.
«La obtención de la imagen directa de M87* marcó una nueva etapa en el estudio de los agujeros negros, y permitió realizar test cada vez más precisos de la teoría de la relatividad general a partir de múltiples observaciones astronómicas», afirma José Luis Gómez, vicepresidente del Consejo Científico del EHT y líder del grupo EHT en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).
Un monstruo de 6.500 millones de masas solares
Las observaciones de 2018 ratificaron la presencia del anillo luminoso captado en 2017, con un diámetro de aproximadamente 43 microarcosegundos, consistente con las predicciones teóricas para la sombra de un agujero negro de 6.500 millones de masas solares. Sin embargo, la región más brillante del anillo se desplazó 30 grados en sentido contrario a las agujas del reloj.
«Este desplazamiento es una consecuencia natural de la turbulencia en el disco de acreción que rodea al agujero negro», explica Abhishek Joshi, doctorando en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, en Estados Unidos. Y añade—: En nuestra interpretación teórica inicial de las observaciones de 2017, predijimos este comportamiento, y es emocionante que las observaciones de 2018 confirmen nuestra hipótesis».
Esta imagen muestra la vista polarizada del agujero negro de M87. Las líneas marcan la orientación de la polarización, que está relacionada con el campo magnético que hay alrededor de la sombra del agujero negro. Crédito: EHT Collaboration
El hecho de que el anillo continúe siendo más brillante en la parte inferior brinda información crucial sobre la orientación del giro del agujero negro. «La ubicación de la región más brillante en 2018 refuerza nuestra interpretación previa de las observaciones de 2017: ¡el eje de rotación del agujero negro está orientado lejos de la Tierra!», dice Bidisha Bandyopadhyay, becaria postdoctoral de la Universidad de Concepción (Chile), en un comunicado de la Universidad Johann Wolfgang Goethe (Alemania).
Este estudio marca un avance significativo en nuestra comprensión de los procesos extremos que gobiernan los agujeros negros y sus entornos, y ofrece nuevas perspectivas teóricas sobre algunos de los fenómenos más enigmáticos del universo. «El entorno de acreción de los agujeros negros es dinámico y turbulento. Al tratar las observaciones de 2017 y 2018 como mediciones independientes, logramos una perspectiva fresca para restringir el entorno alrededor del agujero negro —señala Hung-Yi Pu, profesor en la Universidad Normal Nacional de Taiwán. Y añade—: Este trabajo subraya el potencial transformador de observar cómo evoluciona el entorno de un agujero negro con el tiempo».
Representación artística del agujero negro en el centro de la galaxia M87, objetivo del EHT para revolucionarias observaciones. Se aprecia el material sobrecalentado y el chorro relativista emitido. Crédito: ESO/M. Kornmesser
«Esperamos que agujeros negros gigantes como M87* cambien solo en escalas de tiempo muy largas, por lo que no es sorprendente que mucho de lo observado en 2017 se repita en las observaciones de 2018 —explica Luciano Rezzolla, catedrático de Astrofísica Teórica en la Universidad Goethe de Fráncfort. Y añade—: Sin embargo, las pequeñas diferencias que encontramos son clave para entender lo que sucede cerca de M87*. Para usar un símil, comparar fotos del monte Everest tomadas con un año de diferencia no mostrará cambios en la estructura de la montaña, pero sí en las nubes cercanas al pico, lo que permite inferir detalles como la dirección de los vientos dominantes».
En palabras de Rezzolla, «este enfoque nos ha permitido comprender mejor cómo cae la materia en M87* y las propiedades del agujero negro». Este experto también señala que las futuras observaciones, cada vez más precisas, apuntan a crear un vídeo que capture lo que ocurre en las inmediaciones de M87*.
Utilizando una nueva biblioteca de imágenes generadas por supercomputadoras, tres veces mayor que la empleada en 2017, el equipo evaluó modelos de acreción con datos de las observaciones de 2017 y 2018.
«Cuando el gas avanza en espiral hacia un agujero negro, puede fluir en la misma dirección que el giro del agujero negro o en sentido contrario —explica León Sosapanta Salas, candidato a doctor en la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos). Y añade—: Descubrimos que este último escenario es más probable y concuerda con las observaciones de varios años, debido a su mayor variabilidad turbulenta».
En palabras de Sosapanta, «el análisis de los datos de EHT para los años posteriores, como 2021 y 2022, está en marcha y promete aportar restricciones estadísticas aún más sólidas, además de conocimientos más profundos sobre el flujo turbulento que rodea a M87*». ▪️
Información facilitada por la Universidad Johann Wolfgang Goethe
Fuente: Kazunori Akiyama et al. The persistent shadow of the supermassive black hole of M87. Astronomy and Astrophysics (2025). DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202451296
