Como seguramente ya sepas, la tecnología finalmente ha llegado a un punto en el que se ha podido reconstruir, en una imagen con datos reales, el entorno más inmediato de un agujero negro supermasivo: Pōwehi  de la galaxia M87, gracias a un increíble esfuerzo de cooperación internacional y una inmensa labor multidisciplinar. En la web podrás encontrar cientos de explicaciones mejores de las que yo podría hacer aquí, pero como siempre, recomiendo renunciar a leer artículos sobre ciencia en la prensa generalista y dirigirse a medios especializados. En este artículo por ejemplo podrás encontrar una explicación divulgativa sencilla pero rigurosa y detallada: Eureka Blog de Daniel Marín. En este otro puedes encontrar una explicación más detallada aún y bien referenciada: La ciencia de la Mula Francis de Francis Villatoro. Aunque sean textos un poco más densos y difíciles, no renuncies a leerlos y tratar de entenderlos haciendo búsquedas complementarias, a veces es la única forma de aprender sobre ciertas cosas. Lo que sí quiero es tratar de llamar la atención sobre la inmensa resolución conseguida, de lo pequeño que es el objeto en el cielo y de paso hablar un poco del concepto de “tamaño angular” o “diámetro angular”.

Para una explicación sencilla y divulgativa, supongamos que el horizonte es plano, y la cúpula del cielo desde una punta a la contraria tiene 180 grados de ángulo (180º), de forma que toda la esfera celeste completa 360º a nuestro alrededor. A los objetos astronómicos los vemos “dibujados” en esa cúpula, y podemos medir su tamaño en relación al espacio que ocupan: al ángulo que ocupan. Como sabemos, los grados se cuentan como las horas, en sistema sexagesimal, lo que quiere decir que 1 grado de ángulo equivale 60 minutos, y un minuto a 60 segundos de arco. En la imagen vemos una explicación de cómo el Sol ocupa aproximadamente 0.5 grados del arco (0.5º), que realmente serían 30 minutos de arco, aunque en la representación (de Wikipedia) lo dan como equivalente a  32 minutos de arco (32’), o 1920 segundos de arco (1920’’), que es una mejor aproximación al diámetro aparente del Sol. Recuerda: a partir de ahora el superíndice (º) indica grados;  una comilla (‘) indica minutos de arco; dos comillas (“) indica segundos de arco.

De Wiki LIC – Trabajo propio, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=44607481

Este sistema es muy útil porque nos permite tomar rápidamente referencias y comparaciones. Pero volvamos a Pōwehi.

Tomando esta idea de tamaño angular, el diámetro de la sombra interior que se ve en la imagen del agujero negro es de unos ¡38 microsegundos de arco!. Pero así, solo con números es difícil hacernos una idea de lo que significa, intentemos hacer unas comparaciones, empezando por tomar como referencia nuestro propio cuerpo.

El Sol y la Luna ocupan aproximadamente lo mismo en el cielo, unos 30’, sin tener en cuenta variaciones debido a las órbitas. Esto lo puedes pensar rápidamente como algo un poco más pequeño que la uña del dedo meñique cuando lo alejas lo más posible de tu cara. Sorprendente ¿verdad? uno tiene una idea mental de la Luna como mucho más grande. En esta imagen tomada con un móvil, sin montajes, se puede apreciar más o menos una luna llena brillante comparada con el dedo. Depende un poco también de tu fisonomía, pero en general esta regla es válida.

Ahí lo tenemos, 30’ como algo más pequeño que nuestra uña del dedo meñique lo más lejos posible de nuestros ojos. Así no es de extrañar que cuando vemos la luna por un telescopio nos maravillemos tanto por sus detalles.

Esta imagen es de una “Superluna” captada por nuestro compañero Alberto Vidal Panalés. La Luna en ese momento estaba en Perigeo, su máximo acercamiento a la Tierra, momento en que puede llegar a los 34′ 6″. Pasados a solo segundos serían unos 2046” (34×60+6). Superponemos una rejilla que divide el diámetro en filas de 100 cuadraditos de largo, cada uno de los cuales tendría 20.46’’, y una imagen del Telescopio Sloan de la galaxia M87, huésped de Pōwehi, de unos 10’. Con esta imagen ya nos podemos hacer una idea de que los 20’’ serían casi indiscernibles para el ojo humano.

Ampliando la imagen de M87, de unos 10 minutos de arco (600”), vemos dibujado en el centro con unas líneas de contorno rojizas la señal más fuerte en ondas radio que produce el gas ionizado  por el chorro que se emite desde el centro de la galaxia. Estas líneas ocupan alrededor de 70’’ en su parte interior.

Imagen: SDSS + FIRST usando software Aladin

Ahora tenemos que ponernos las gafas de ver en ondas de radio. Por poner un símil muy sencillo, si tuviéramos radiotelescopios apuntando a la Tierra podríamos “ver” la forma de una ciudad a partir de los móviles que hay emitiendo señales en ella. Algo así es la emisión en radio del gas ionizado que “ven” los radiotelescopios, solo que en otras frecuencias. A partir de ahora los colores son una representación de la densidad de la emisión que se ha observado, usando longitudes de onda o frecuencias diferentes en cada una para poder discernir los detalles..

En esta última imagen, a la izquierda con fondo azul, tenemos arriba un cuadrado rojo que tiene el mismo tamaño que uno de los negros superpuesto sobre la Luna: 20”. A partir de ahí vamos ampliando el tamaño de cada “fotograma” por 10. Cinco veces tenemos que repetir la ampliación para llegar a la imagen de arriba a la derecha (rojo sobre negro), y después una última ampliación multiplicando por 100 para la imagen de abajo a la derecha. Personalmente creo que no hay forma humana de imaginar estas escalas, pero nos hacemos una ligera idea…

Imagen (modificada por autor): NRAO-AUI ; VLBA+EHT

 

En la siguiente imagen vemos como de grande es aproximadamente el sistema solar comparado con el agujero negro según la web XKCD.

Retrocedemos otra vez a la imagen inicial de Alberto, y esta vez vamos a intentar hacer una comparación aproximada pero en la superficie de la Luna. A vista de telescopio de aficionado podemos tomar de referencia inicial el tamaño del cráter Platón, de unos 100 km de diámetro, que equivaldrían a unos 57,57 arcosegundos. Por supuesto el diámetro angular es ligeramente inferior si tenemos en cuenta que la Luna es esférica, pero nos sirve de aproximación.

Pero en vez de acercarnos a este cráter, en la siguiente imagen vamos a echar un vistazo a la zona del Mar de la Tranquilidad,  donde aterrizó la misión Apolo 11 con los primeros humanos que pisaron la Luna, ya que este año es el 50 aniversario de este acontecimiento. En esta relación vemos que un segundo de arco equivale a 1,737 km. La interrogación sólo está marcando un error en la imagen.

Imagen (modificada por autor): Google Moon. Copyright NASA / USGS / LPI / ASU

Un zoom así sobre la luna tiene un aspecto casi fractal, los cráteres parecen repetirse y es difícil tomar referencias. A partir de la siguiente imagen se usan fotografías de un satélite que orbita la Luna. Ya podemos ver la zona donde estuvieron trabajando. La línea vertical es otro error en el procesado original de la imagen.

Imagen(modificada por autor): Google Moon. Copyright NASA / USGS / LPI / ASU

Finalmente en la siguiente imagen a la derecha vemos que el diámetro angular aproximado que tendría que tener un objeto en la luna, para que se viera igual de grande que Pōwehi desde la Tierra, sería de alrededor de unos ¡7 cm!. Aquí representado sobre uno de los famosos reflectores (de 60 cm de lado) que dejaron en la Luna los astronautas y que sigue produciendo datos científicos. Esta última imagen está tomada por los propios astronautas antes de volver a la Tierra, no hay telescopios ópticos que consigan resolución suficiente desde Tierra para ver estos reflectores, pero ya hemos visto que lo que se usa para captar el agujero negro son radiotelescopios. Por supuesto las cifras pueden cambiar un poco si queremos ser muy precisos, pero más o menos esta es la idea.

Imagen(modificada por autor) : © NASA/GSFC/Arizona State University ; NASA Apollo Archives

Una última comparación: estamos hablando de ampliar la visión unas 106… algo así como poder ver algo de 0.000 0001 mm. ¡Estamos hablando de que la imagen tiene tanto detalle como si pudiéramos ver un átomo de nuestra uña!