“Fotografiando” a un Titán: a tres años de una de las imágenes más icónicas del Universo

Durante abril, se cumplieron tres años desde que se publicó la primera imagen de la sombra del agujero negro de la galaxia M87, y un año desde la publicación del estudio sobre la dirección que tenía su campo magnético. El tópico de los agujeros negros y todas sus particulardidades son usualmente foco de interés de grandes y chicos. Por eso, me gustaría contarles sobre el proceso que involucró obtener esta increíble imagen.

El telescopio utilizado en este proyecto se llama Telescopio Horizonte de Eventos (EHT, por sus siglas en inglés), y su particularidad es que es virtual, ya que está compuesto por nueve telescopios individuales y cuatro arreglos de telescopios (es decir, conjuntos de telescopios que funcionan como uno), los cuales están ubicados en Estados Unidos, México, Groenlandia, Portugal, Francia, la Antártica y, por supuesto, en Chile. Particularmente el proyecto ALMA fue fundamental para lograr esta “fotografía”, ya que sin su participación no se habría podido alcanzar la potencia necesaria para obtener la imagen, a pesar de que todos los otros telescopios trabajaran en conjunto.

La técnica utilizada para generar este mega telescopio es llamada interferometría de línea de base muy larga (VLBI, por sus siglas en inglés). En ella, se combinan las señales medidas desde distintos telescopios (formando un arreglo de telescopio), de tal forma que se puede reconstruir la imagen que obtendría un telescopio con un diámetro equivalente a la distancia máxima entre los distintos componentes del arreglo. Como los componentes del EHT están en distintos hemisferios y continentes, su diámetro es equivalente al de un telescopio del tamaño de la Tierra. La importancia de hacer telescopios más grandes es que a medida que la superficie de estos es mayor, nos permiten ver fuentes más pequeñas en el espacio. En el caso del EHT, este es tan grande que nos permitiría leer un libro posado en la Luna desde la Tierra, sin ningún problema.

Para usar la técnica de VLBI, se requiere conocer la posición precisa de todos los telescopios en el momento de la observación, y en el que llegó la señal a cada uno de ellos, mientras observan la misma fuente. Para obtener la posición geográfica de los telescopios, se utilizó el sistema de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés), mientras que para saber cuándo llegó la señal, se usaron relojes atómicos, los cuales son tan precisos que pueden perder aproximadamente 1 segundo cada 3 millones de años, es decir, que podemos saber con mucha precisión el momento en que se obtuvo cada medición.

En particular, para la imagen obtenida de la sombra del agujero negro, se utilizaron seis telescopios individuales y dos arreglos, los que observaron por cinco noches consecutivas, a lo largo de las ventanas de observación en donde era posible hacer mediciones de la galaxia usando todos los telescopios. La reconstrucción de la señal, tomó alrededor de dos años, y el procesamiento de la imagen final se realizó durante diez días, usando cuatro grupos de trabajo, los cuales no se comunicaron de ninguna forma durante ese tiempo, de manera que cada grupo usó su técnica particular para procesar la imagen. De esta forma, se obtuvieron cuatro imágenes diferentes, pero consistentes entre ellas (la imagen que conocemos es algo así como el promedio de las cuatro imágenes obtenidas).

La cantidad de información obtenida por el EHT en la observación de M87 llegó al astronómico valor de 3 Petabytes, o sea 3 mil Terabytes, lo que es igual 3 millones de Gigabytes. Si consideramos que, una letra es 1 byte de información, una novela sería 1 Megabyte, un estante lleno de libros sería aproximadamente 1 Gigabyte, una biblioteca pequeña de libros contendría 1 TeraByte. Finalmente, un Petabyte serían 1.000 bibliotecas juntas.

Cabe destacar que, la colaboración EHT, comenzó en 2009 y le tomó cerca de 10 años obtener estos primeros resultados, donde trabajaron alrededor de 200 investigadores de alto nivel (astrónomos, físicos, ingenieros, etc.), pertenecientes a más de 60 instituciones de todo el mundo.

En este tipo de estudios podemos sacar tres conclusiones. Primero, que para tener nuevos descubrimientos que nos lleven un paso más adelante en el conocimiento, debemos desarrollar la tecnología necesaria. Segundo, que el trabajo colaborativo es una de las herramientas más importantes como especie, ya que nos permite llegar a lugares que por sí solos no podríamos alcanzar. Y tercero, que para generar avances en el campo del conocimiento, los científicos deben usar mucha energía, paciencia, rigor y pasión por el trabajo que se está realizando.

Actualmente la colaboración continúa trabajando con nuevos datos, así que solo nos queda esperar ansiosamente las novedades que nos revelará el EHT.

*Investigador Posdoctoral U. de Talca y Miembro de la Fundación Chilena de Astronomía.