dimecres, d’abril 10, 2019

Una imatge per a la història. Així és un forat negre.


L'anunci fet avui, dia 10 d'abril de 2019, en vàries rodes de premsa simultànies arreu del món, marca un abans i un després en el món de l'astrofísica. Per primer cop, s'ha fotografiat un forat negre.

En concret, s'ha obtingut una imatge del forat negre súper massiu que viu al centre de la galàxia M87, situada a uns 53 milions d'anys-llum de distància.

Recordem ràpidament què és un forat negre. I ho farem amb el meu exemple favorit.

Imaginem una tela elàstica, que simularia l'espai (temps). Si sobre aquesta tela hi col·loquem una bola pesada, la tela s'enfonsarà al seu voltant, creant una depressió. Si un objecte passa per allà a prop, tindrà tendència a caure-hi. Se'n podrà escapar si es mou a molta velocitat, això sí, sortint amb una trajectòria desviada. Doncs bé, segons la relativitat general de l'Einstein aquesta deformació de l'espai (temps) seria, en realitat, el que anomenem gravetat.

Si ara sobre la tela hi posem una petita bola extraordinàriament pesada, podem visualitzar fàcilment una profundíssima deformació del teixit, tan pronunciada que res que hi caigui en podrà sortir, sense importar quina sigui la seva velocitat. Això equival a dir que el missatger més ràpid de la natura, la llum, tampoc no se'n podrà escapar.




Podem entendre per què mai abans s'havia aconseguit retratar un forat negre. Com que ni la llum pot sortir del seu interior, un forat negre és... negre. Res a fotografiar, doncs.

Res? Bé, la seva ombra sí que es pot capturar. I això és el que s'ha fet.

Fins aquest moment, sabíem de l'existència d'aquests objectes pels efectes que produeixen al seu voltant. És a dir, els detectem de forma indirecta. Però mai n'havíem vist un directament.

S'ha aconseguit combinant l'observació de diversos radiotelescopis repartits per tot el món, que junts han simular un telescopi, atenció, de la mida de la Terra! La resolució assolida ha estat equivalent a poder llegir un diari situat a Nova York des de Barcelona! El projecte s'anomena EHT ("Event Horizon Telescope").

El candidat ha estat, com deia, un forat negre súper massiu. De forats negres, en coneixem, en llibertat, de 2 tipus.

El primer neix com a conseqüència de la mort explosiva d'una estrella amb molta més massa que el Sol, una supernova. Són forats negres que anomenem estel·lars, fent referència al seu origen. Acostumen a empaquetar una massa equivalent a uns quants Sols (unes desenes) en un espai molt reduït (com la mida d'una ciutat!).

El segon tipus és el dels súper massius. Com el seu nom indica, aquestes bèsties tenen masses de milions de vegades el Sol. Els trobem en el centre de la majoria de les galàxies (inclosa la nostra), i encara no entenem del cert com neixen. En concret, el forat negre de la galàxia M87 és dels més grans que es coneix, amb una massa aproximada de més de 6.500 milions de vegades el Sol, i amb una mida de 1,5 dies-llum (uns 40.000 milions de Km).



Aquest forat negre, a més de ser enorme, és un magnífic candidat, perquè està actiu. És a dir, està devorant matèria! I aquest fet ha estat clau per poder-lo fotografiar.

Si hi ha grans concentracions de material a prop d'un forat negre, si hi ha algun fenomen que alimenta a la bèstia, la poderosa gravetat d'aquest estira el material i l'atrau. Com en un desguàs gegantí, el material cau arremolinat, girant a velocitats increïbles, properes a la de la llum, i escalfant-se a milers de milions de graus de temperatura, emetent llum en diversos formats (rajos X, però també de ràdio).

Els forats negres tenen el que anomenem horitzó d'esdeveniments, que vindria a ser la frontera, el punt de no retorn. Tot el que la creui, no en sortirà. Si ara pensem en la llum que genera el disc que està alimentant el forat negre, els rajos que són emesos per la matèria que és a punt de creuar l'horitzó d'esdeveniments seria la llum que just s'escapa, pels pèls. Un mil·límetre més enllà, i la llum també es perdria dins el forat. Sí, s'escapa però enormement desviada, en trajectòries molt corbades. Tant, que fins i tot part de la llum provinent del darrere del forat negre és corbada al voltant d'aquest fins sortir pel davant!

Aquesta llum que s'escapa just abans de creuar l'horitzó d'esdeveniments és la que s'ha capturat, per retratar l'ombra del forat negre, el perfil de l'horitzó d'esdeveniments.

Aquesta és la històrica imatge:



El forat negre gira, i la part més brillant que es veu a la imatge correspon a la llum que, en el seu moviment, es mou en direcció a nosaltres, de forma que, com passa amb el so d'una moto quan s'apropa i el percebem més agut, aquesta llum és desplaçada cap a energies superiors.

Les observacions es van realitzar l'any 2017 durant uns quants dies seguits, combinant, com explicava, la feina de diversos observatoris (entre els que hi ha Sierra Nevada), en un projecte anomenat EHT ("Event Horizon Telescope", és a dir, telescopi de l'horitzó d'esdeveniments). En aquests pocs dies, es van recollir més dades que en qualsevol altre estudi científic fet fins ara. El volum de dades equival, segons han dit els científics responsables del projecte, a 5.000 anys seguits de música MP3.

Em preguntaven, a l'entrevista a Catalunya Informació, si aquesta fita canviarà el nostre enteniment de l'univers. I la cosa és que penso que no gaire. Perquè, pel que sembla, tot en la fotografia quadra amb les prediccions de la relativitat general i de les simulacions que fins ara s'havien fet.


Això no treu importància al descobriment, ja que les dades obtingudes s'utilitzaran no només per generar una imatge, sinó per a posar a prova la relativitat general en els seus més petits detalls, en el laboratori més extrem que pot existir a l'univers. Si ho supera, com tot sembla indicar, ens confirmaria la ja sabuda genialitat de l'Einstein i l'extraordinària precisió de les seves fórmules. Si no, tindrem al davant una revolució de la física, cosa que seria excitant.

Segur que en els propers mesos anirem tenint més informació, i ja veurem.

Categories

Estels i Planetes

TOP