¿Cómo ver un agujero negro?

La imagen de un agujero negro obtenida la semana pasada a través de los esfuerzos de ocho telescopios y trece institutos era borrosa y menos interesante que los dibujos de artistas, por lo que el evento histórico dio lugar a muchos soplones a veces maliciosos (si no lo viste: donut , ojo de Sauron , gato , gatos , marketing ). ¿Cómo podemos ver los agujeros negros en buena calidad mientras somos realistas?

Realidad

La semana pasada demostró que la imagen de un agujero negro se puede obtener combinando varios telescopios en diferentes partes del mundo en un interferómetro con una base extra larga y gastando una gran cantidad de tiempo humano y de máquina en procesar los datos obtenidos.


Imagen de la colaboración de Event Horizon Telescope

Cuanto mayor sea la distancia entre los telescopios combinados en un interferómetro, mayor será la resolución. 20 microsegundos angulares Event Horizon Telescope en comparación con la lectura de un periódico en Nueva York desde París. El agujero negro supermasivo en la galaxia M87 tiene un diámetro de 40 mil millones de kilómetros, su sombra, visible como un agujero negro en el centro, es 2.5 veces más grande (100 mil millones), y el disco de acreción del gas absorbido gira varias veces más ancho. Por lo tanto, se podía ver un agujero negro desde una distancia gigantesca de 55 millones de años luz.

A pesar del hecho de que un agujero negro absorbe todo lo que ha volado más allá del horizonte de eventos, se puede notar al estudiar el comportamiento de la materia fuera de este horizonte. Observando el movimiento de las estrellas durante décadas, puedes ver cómo en el centro de nuestra galaxia giran alrededor de algún tipo de objeto pesado pero invisible.


Imagen de Keck / UCLA

El disco de acreción de un agujero negro da lugar a chorros relativistas (chorros): los flujos de plasma se expulsan a casi la velocidad de la luz. Aquí, por ejemplo, la combinación de imágenes en el rango visible ("Hubble") y radio del chorro de la galaxia Hércules A.


Imagen de la NASA

Y el chorro que emana del centro de la galaxia Centaurus A es más grande que la galaxia misma.


Imagen CXC / NASA y ESO

Las emisiones pueden ser de otra forma. Aquí hay dos "estornudos" de un agujero supuestamente negro a 26 millones de años luz de distancia en el rango de rayos X.


Imagen de la NASA

Otra opción es observar el cambio en la trayectoria de la luz que pasa cerca de un agujero negro. Debido a la curvatura del espacio, su trayectoria cambia y surge el efecto de la lente gravitacional, gracias a lo cual vemos el mismo objeto repetido en el cielo varias veces. Resulta especialmente claro cuando la galaxia apunta a un cuásar (agujero negro supermasivo): aparece una "cruz de Einstein" en el cielo.


Imagen de la NASA

2016 nos dio la oportunidad de escuchar también los agujeros negros. Convertidas en un rango audible para el oído humano, las ondas gravitacionales de la confluencia de dos agujeros negros complementan la belleza visual de arriba.

Cine

Donde la realidad falla, el cine viene al rescate. Afortunadamente para nosotros, los directores no son demasiado vagos para invitar a científicos reales como consultores científicos, y los objetos dibujados son muy realistas. Lanzado en 2014, Interstellar se jactó de una imagen de muy alta calidad de un agujero negro supermasivo creado a partir de ecuaciones escritas por el físico Kip Thorne.


Marco de la película


Y los creadores de la película "High Society" que apareció el año pasado atrajeron a la astrofísica francesa Aurelien Barrot. El resultado estuvo mucho más cerca de la imagen del Telescopio Event Horizon que la de Interstellar.


Marco de la película


No tiene sentido discutir cuál de los científicos tiene más razón: ambas imágenes muestran fenómenos científicamente correctos de lentes gravitacionales y disco de acreción. Por cierto, la primera imagen de un agujero negro fue creada en 1979 por el astrofísico francés Jean-Pierre Lumine usando una computadora y, lo cual no es sorprendente, se ve tanto arriba como en la foto de un agujero negro real recibido la semana pasada.

Virtualidad

Y si no es suficiente que alguien solo mire y quiera más interactividad, por ejemplo, volar alrededor de un agujero negro por su cuenta, entonces la caja de arena de planetario libre de Space Engine es lo mejor para esto. Para estar cerca del agujero negro en el centro de la M87 hay cuestión de unos minutos. Encontramos la galaxia, presionamos Ctrl + Shift + G, listo, estamos allí.



Tomamos una captura de pantalla, jugamos un poco con brillo y color, y tenemos una copia casi exacta de la imagen real.



Y dado que Space Engine puede volar virtualmente alrededor del universo, los entusiastas no solo miraron el M87, sino que también encontraron tomas mucho más hermosas.


Agujero negro en el centro de M87