Para imaginar un agujero negro

Repasemos algunas de las preguntas de física más básicas relacionadas con la imagen ya histórica.

¿Es difícil ver un agujero negro porque es negro?

No. Bueno, sí. Normalmente vemos estrellas y cualquier otra cosa porque la luz que emiten viaja hasta nuestros telescopios (o directamente a nuestros ojos) y los detectamos. Los agujeros negros no emiten luz visible (debido a su enorme gravedad), por lo que no podemos verlos.

Si tuviéramos un agujero negro en nuestro sistema solar, podríamos ver la deformación del espacio debido a su presencia y las cosas que orbitan a su alrededor. Si ha visto la película Interestelar, es posible que tenga una idea de cómo sería un agujero negro de cerca. Esa visualización de un agujero negro fue creada con la ayuda del astrofísico Kip Thorne.

El agujero negro es tan difícil de ver porque es pequeño en el sentido de que un humano es pequeño cuando se ve desde un kilómetro de distancia.

El mejor término para explicarlo es el tamaño angular. Si giramos nuestra cabeza completamente en un círculo, abarcamos una vista de 360 grados. Si mantenemos el pulgar a la longitud del brazo, tendremos aproximadamente medio grado de tamaño angular. Esto tiene aproximadamente el mismo tamaño angular que la luna, por eso es que podemos cubrir la luna con el pulgar.

Entonces, ¿qué hay del tamaño de estas cosas que están alrededor del agujero negro? Sí, todo eso es enorme. Pero también están a unos 55 millones de años luz de distancia. Eso significa que está tan lejos que la luz tardaría 55 millones de años en llegar hasta allá. Es muy lejos. Pero en realidad, el agujero negro (al menos la parte que podemos ver) tendría un tamaño angular de alrededor de 40 microarsegundos.

¿Qué es un microarcsegundo? Bueno, un círculo se divide en grados. Cada grado se puede dividir en 60 minutos de arco y cada minuto es de 60 segundos de arco. Luego, si dividimos este segundo de arco en un millón de piezas, tendremos un microarcsegundo. ¿Recuerda que la luna tiene un tamaño angular de medio grado vista desde la Tierra? Eso significa que el tamaño angular de la luna es 45 millones de veces mayor que el tamaño del agujero negro. El agujero negro es angularmente minúsculo.

La luz que se dobla

Espere. Se pone peor. Debido a la difracción, no podemos ver cosas angulosas. Cuando la luz pasa a través de una abertura (como un telescopio o la pupila de su ojo), la luz se difracta. Se dobla de una manera que interfiere con el resto de la luz que pasa a través de la abertura. En el caso de la luz del ojo -luz visible- significa que los humanos pueden resolver objetos con un tamaño angular de un minuto de arco.

Por tanto, algo tan minúsculo como un agujero negro es bastante difícil de resolver para obtener una imagen. Ahora sí se entiende el trabajo que se hizo para obtener esta imagen.

¿Es real?

Si miramos a través de un telescopio y vemos a Júpiter, estamos viendo a Júpiter realmente. Eso no es lo que pasa con este agujero negro. La imagen que vemos no está ni siquiera en el rango visible. Es una imagen de radio que utiliza longitudes de onda de luz en la región de radio. Entonces, ¿cuál es la diferencia entre las ondas de radio y la luz visible? Realmente, es solo la longitud de onda la que es diferente.

Tanto la luz como las ondas de radio son ondas electromagnéticas. Son una propagación de un campo eléctrico cambiante junto con un campo magnético cambiante. Estas ondas viajan a la velocidad de la luz, porque son luz. Sin embargo, dado que las ondas de radio y la luz visible tienen diferentes longitudes de onda, interactúan de manera diferente con la materia. Si enciende su radio dentro de su casa, puede recibir una señal de una estación de radio cercana. Estas ondas de radio atraviesan nuestras paredes. La luz visible, en cambio, no atraviesa las paredes.

Esto también se aplica a las imágenes. Si tenemos la luz visible de un objeto, podemos verla con nuestros ojos y mostrarla en un monitor de computadora, de modo que podamos apreciar cómo se ve realmente.

No es ‘normal’

Para mostrar lo que está alrededor del agujero negro, no se usa una imagen de luz visible. Es una imagen de radio. Cada píxel en la imagen que vemos representa una longitud de onda particular de una onda de radio. Cuando vemos las partes anaranjadas de la imagen, es una representación de color falso de una longitud de onda en algún lugar alrededor de un milímetro. Lo mismo sucede si deseamos ‘ver’ una imagen de rayos infrarrojos o ultravioleta. Tenemos que convertir estas longitudes de onda a algo que podamos ver.

Entonces, la imagen del agujero negro no es una fotografía normal. No es algo que podamos ver si miramos a través de un telescopio, pero incluso así es realmente increíble.

EL DEBER/WIRED/ESO