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Publicado el 15 Abril, 2020 por Jessica Castro Burunate en Ciencia
 
 

Astrofísica

El año que el cosmos fue tendencia

La primera imagen de un agujero negro, los avances en viajes espaciales y otros asuntos extraterrestres, desbordaron los debates en redes sociales y la excitación de la comunidad científica antes de concluir la década
Cosmos

Foto: TODOESCIENCIA

Por JESSICA CASTRO BURUNATE

Rara vez la astrofísica puede hacerle competencia en Twitter al presidente estadounidense Donald Trump. Lo cierto es que con medio planeta en llamas, la amenaza de una tercera guerra mundial, y una inconsciencia depredadora que no deja de extenderse –amén de la alerta de los científicos y los esfuerzos de Greta Thunberg, además del activismo climático–, la humanidad está mirando al cosmos con un poco más de ansiedad que la originada por la simple curiosidad o la cuestión metafísica.

Cada vez que algo llega exitosamente al espacio o nos acercamos un poco más a su compresión, parecieran avivarse todas esas esperanzas que por momentos no encuentras en casa.

En abril de 2019, los perfiles en Twitter de casi todas las instituciones de ciencia, los medios, y de unos cuantos millones de personas en el planeta, publicaban la misma noticia con múltiples exclamaciones y emoticonos de excitación: Tenemos la primera imagen de un agujero negro.

Las revistas Science y Nature se unieron al agasajo y ubicaron el logro entre los grandes resultados de la ciencia en el año. También mereció los premios Breakthrough, en la categoría de Física Fundamental, y el American Ingenuity Award en Ciencias Físicas.  Y para rematar, la foto ahora forma parte de las colecciones del Museo de Arte Moderno (MOMA) en Nueva York.

Primera imagen obtenida de un agujero negro por el proyecto Telescopio Horizonte de Sucesos. (Foto: ETH - ROBERT RAMOS / EL PERIÓDICO.COM)

Primera imagen obtenida de un agujero negro por el proyecto Telescopio Horizonte de Sucesos. (Foto: ETH – ROBERT RAMOS / EL PERIÓDICO.COM)

Los agujeros negros han sido una de las grandes obsesiones de los astrofísicos y de buena parte de la humanidad. De hecho, es uno de los términos más googleados en cuestiones del universo. Tal vez es simple atracción por el poder, y definitivamente hay pocas cosas tan poderosas como un agujero negro.

Estas zonas del espacio exterior tienen una atracción gravitacional tan fuerte que nada puede escapar a ellas. No es agujero vacío, como algunos imaginan; más bien es una gran cantidad de materia comprimida en un espacio tan pequeño por el cual no puede salir ni siquiera la luz; solo de él escapa la llamada radiación de Hawking.

Hasta el momento, sostiene la teoría que los agujeros negros se forman por el colapso gravitacional de una estrella con una masa de, al menos, 25 veces el Sol. Es entonces cuando se convierte en un enorme “vacío” que atrapa cualquier cosa que se le acerque. La metáfora perfecta para todo lo que nos absorbe con cierta fatalidad: relaciones tóxicas, idealismos extremos…

¿Por qué es tan difícil fotografiarlos?

Hasta ahora, todo lo que conocíamos sobre los agujeros negros era pura teoría. En abril de 2019, el Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés) capturó la primera imagen del fenómeno espacial. Las características observadas confirman las predicciones de Einstein en su Teoría de la Relatividad de 1915.

La fotografía que ahora alguien puede apreciar en las prestigiosas instalaciones del MOMA, muestra la sombra de un agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de Messier 87 (M87), una galaxia masiva situada a 55 millones de años luz de la Tierra.

Los supermasivos se encuentran en el centro de casi todas las galaxias y, al parecer, su formación y desarrollo tienen una relación directa con el de estas. A diferencia de los de menor dimensión, son resultado de “colapsos directos de materia y no de restos estelares”, según un modelo matemático desarrollado por científicos de la Universidad de Western, en Canadá.

La masa del retratado por el EHT equivale a 6 500 millones de soles. “Es un absoluto monstruo, el campeón de peso pesado de los agujeros negros del Universo”, declaró entusiasmado al medio británico BBC el profesor Heino Falcke, de la Universidad Radboud, en Países Bajos, quien ideó originalmente el experimento y luchó porque alguien se decidiera a financiarlo.

Existían varios inconvenientes entonces, además del dinero. Por una parte, el campo gravitacional de los agujeros negros distorsiona el espacio-tiempo, lo que hace bien complejo capturarlos con una cámara.

Falcke fue el primero –hace más de dos décadas– en percibir que se generaría una cierta emisión de radio cerca de y en torno al agujero negro, que podía ser detectada desde la Tierra combinando varios telescopios.

La red de telescopios del observatorio Alma, en el Desierto de Atacama, en Chile, estuvieron entre los participantes del proyecto ETH. (Foto: HIPERTEXTUAL)

La red de telescopios del observatorio Alma, en el Desierto de Atacama, en Chile, estuvieron entre los participantes del proyecto ETH. (Foto: HIPERTEXTUAL)

La iniciativa EHT construyó una red de ocho observatorios combinados: un gran telescopio virtual del tamaño del planeta, anunciaron. Los telescopios se encuentran en volcanes de Hawái y México, en montañas de Arizona y en la sierra Nevada española, en el desierto de Atacama en Chile y en la Antártica.

Durante 10 días, cerca de 200 científicos perdieron el sueño en diferentes husos horarios para vigilar de cerca el movimiento en el centro de M87. El objetivo era capturar la silueta circular que se forma desde el horizonte de sucesos: la línea que separa el espacio normal de aquel afectado por la gravedad del agujero, el punto de no retorno.  En este caso, el diámetro calculado es de 40 000 millones de kilómetros, ocho veces mayor que el de nuestro Sistema Solar.

Aunque la imagen es algo borrosa, mostró que los agujeros negros semejan esferas oscuras rodeadas por un anillo de luz brillante, tal como lo imaginaron los físicos teóricos, y al parecer los directores de cine de Hollywood.

“Esta sombra, causada por la curvatura gravitacional y la absorción de luz por el horizonte de sucesos, revela mucho sobre la naturaleza de esos fascinantes objetos y nos ha permitido medir la colosal masa del agujero negro de la galaxia M87”, explicó Falcke.

A pesar del prodigio de la banda ancha, la información obtenida –más de 50 000 imágenes– superó las capacidades del Internet global y debió almacenarse en cientos de discos duros, transportados por avión a centros de procesamiento en Boston y Bonn.

Una vez seguros de que, en efecto, habían captado la sombra de un agujero y no de otro fenómeno aleatorio, se compararon las observaciones con una serie de simulaciones por computadora que incluyen la física del espacio curvo, la materia sobrecalentada y los potentes campos magnéticos alrededor del agujero negro. Sin duda, una extraordinaria hazaña científica que merece ser considerada arte.

Aunque esta fue la noticia que acaparó más titulares, otros sucesos cercanos al otrora invisible fenómeno también merecen cierto crédito. En agosto, los astrofísicos detectaron por primera vez las consecuencias del choque entre un agujero negro y una estrella de neutrones (el remanente superdenso de una estrella muerta). La catastrófica colisión de hace casi mil millones de años creó ondas en el espacio-tiempo, también conocidas como ondas gravitacionales, que casualmente pasaron por la Tierra este año.

Este fue el tercer evento que los científicos observaron al usar detectores de ondas gravitacionales. En 2015, los investigadores localizaron ondas por la colisión de dos agujeros negros, y en 2017 observaron la fusión de dos estrellas de neutrones.

Einstein predijo, y otra vez acertó, la existencia de ondas gravitacionales en 1915, pero pensó que serían demasiado débiles para detectarse en la Tierra. En este caso, el desarrollo tecnológico logró desafiarlo.

Viajes al espacio: la obsesión moderna

Aunque la imagen ya se va haciendo recurrente, sigue emocionando el despegue de algo lanzado hacia el espacio. A partir de esta década, el costo ambiental y monetario de la exploración espacial podría disminuir considerablemente y cumplir más de una fantasía de los seguidores de la popular serie Star Trek.

Hace más de tres décadas, Carl Sagan, astrónomo estadounidense, comunicador de la ciencia y uno de los promotores de la búsqueda de inteligencia extraterrestre, propuso desarrollar un dispositivo que navegara por el espacio con el Sol como única fuente de energía. En 2019, La Sociedad Planetaria, la organización espacial no gubernamental más grande del mundo, pudo cumplir el sueño de Carl.

LightSail 2 es la primera nave en desplazarse exitosamente por la órbita terrestre, propulsada únicamente por la luz del Sol. (Foto: EL TIEMPO)

LightSail 2 es la primera nave en desplazarse exitosamente por la órbita terrestre, propulsada únicamente por la luz del Sol. (Foto: EL TIEMPO)

Desde 2005, esta asociación trabaja en un prototipo de nave que emplee una vela solar como fuente de energía. Después de dos intentos fallidos –Cosmos 1 nunca llegó a orbita por un fallo del cohete que la transportaba, y LightSail 1 desplegó sus velas, pero fue incapaz de navegar–, finalmente lo consiguió.

LightSail 2 fue lanzada al espacio en un cohete de la compañía Space X, el pasado 25 de junio. Tras un mes en órbita, el pequeño satélite con una lámina de 32 metros cuadrados de tereftalato de polietileno (PET) muy delgada, ligera, y reflectante, desplegó su vela solar y ha sido capaz de navegar por el espacio gracias a la presión de partículas de luz (protones) que provienen del Sol.

“Nuestro objetivo era demostrar que la vela, controlada por un satélite, podía cambiar la órbita de la nave usando únicamente la presión de la luz del Sol, algo que nunca antes se había hecho”, dijo Bruce Betts, científico jefe de la Sociedad Planetaria en la web de esta organización.

Esta es la primera aeronave que utiliza esa forma de propulsión con éxito para desplazarse en la órbita de la Tierra; aunque no es pionera en volar: el mérito le corresponde a la japonesa Ikaros, lanzada en 2010.

LightSail 2 permanecerá en órbita alrededor de la Tierra y si todo marcha según el plan, aumentará su altitud gradualmente gracias a la presión de las radiaciones solares.

La investigación, construcción y lanzamiento de la aeronave fue mayormente financiada por personas independientes. El programa que finalmente puso la nave en el espacio costó unos siete millones de dólares en 10 años, abonados por cerca de 40 000 donantes individuales. Para la Sociedad, esto fue un logro casi tan asombroso como el lanzamiento y abre el negocio a muchos más jugadores. No solo pueden cambiar las fuentes de energía, sino también en manos de quién está el espacio.

El desarrollo de este tipo de alternativas podría en un futuro cercano empujar un poco más las distancias a recorrer, considerando que hay un límite para la cantidad de combustible con la que puede aprovisionarse una nave espacial.  De acuerdo con Nye, esta tecnología podría ser valiosa para enviar misiones robóticas más allá de nuestro Sistema Solar, porque la nave, si bien al principio será más lenta, acelerará progresivamente y alcanzará velocidades asombrosas.

La promesa llega el mismo año en que los científicos encuentran fuera del Sistema Solar un planeta con agua, atmósfera y un rango de temperatura que podría soportar agua líquida en su superficie. El K2-18b, que orbita una estrella enana roja a 110 años luz de distancia, es el único planeta conocido fuera de nuestro sistema con esas características y, al parecer, el “mejor candidato para ser habitado y conquistado”.

También fue 2019 cuando la nave espacial New Horizons, de la NASA, propulsada por energía nuclear, llegó más lejos que ninguna otra a 6 000 millones de kilómetros de la Tierra; y que la compañía privada SpaceX, del excéntrico Elon Musk, puso en órbita la Crew Dragon, la primera nave espacial comercial que abandona la Tierra.


Jessica Castro Burunate

 
Jessica Castro Burunate