Episodios / Nº 008
Sagitario A*, el agujero negro del centro de la galaxia
Un agujero negro de cuatro millones de soles en el corazón de la Vía Láctea.
En el centro de la Vía Láctea, en dirección a la constelación de Sagitario, hay un agujero negro de unos cuatro millones de masas solares: Sagitario A* (se lee «Sagitario A estrella»). No se ve el agujero, sino el gas caliente que lo rodea y la luz que su gravedad curva. En 2022 se presentó su primera imagen.
Verlo en Instagram- ≈ 4millones de soles es la masa de Sagitario A*ESO / EHT, 2022
- ≈ 27.000años luz nos separan de élESO / EHT, 2022
- ≤ 25millones de km de diámetro tiene su horizonte de sucesos (menos si gira, como parece)Cálculo con R = 2GM/c²; EHT, 2022
- 1,3mm es la longitud de onda (radio) con la que se tomó la imagenColaboración EHT, 2022
Paso a paso
1COMPROBADORECREACIÓNEn el centro de la galaxia
La Vía Láctea es un disco de cientos de miles de millones de estrellas, gas y polvo. En su centro, a unos 27.000 años luz de nosotros, está Sagitario A*, un agujero negro de unos cuatro millones de masas solares. Su masa se conoce por las estrellas que giran a su alrededor.
2COMPROBADORECREACIÓNEl horizonte de sucesos
Es la frontera a partir de la cual nada puede volver a salir, ni siquiera la luz. No es una superficie material, sino un límite. En el reel lo dibujamos como un borde verde para que se vea dónde está.
3COMPROBADOA ESCALAA escala, cabe dentro de la órbita de Mercurio
En un agujero negro sin giro, el radio del horizonte es R = 2GM/c², unos 2,95 km por cada masa solar. Con cuatro millones salen unos 11,8 millones de kilómetros de radio, unos 24 millones de diámetro (25 con los 4,3 millones que da otra medida). Si gira, y las imágenes del EHT apuntan a que sí, el horizonte es más pequeño. Si estuviera en el lugar del Sol, cabría de sobra dentro de la órbita de Mercurio, que tiene un radio medio de unos 58 millones de kilómetros. Esta es la única escena del reel que está a escala.
4COMPROBADORECREACIÓNEl gas que brilla
Lo que vemos no es el agujero, sino el gas muy caliente que gira a su alrededor. En la recreación lo pintamos como un disco brillante para que se entienda; el de Sagitario A* es en realidad bastante tenue, mucho más que el de otros agujeros negros activos.
5COMPROBADORECREACIÓNLa gravedad curva la luz
Cerca del agujero, la luz no viaja en línea recta. Por eso la parte del disco que queda detrás se ve por encima y por debajo, como un arco. Y el lado del gas que se acerca a nosotros se ve más brillante que el que se aleja, un efecto de la relatividad.
6COMPROBADORECREACIÓNLa primera imagen
El Event Horizon Telescope unió radiotelescopios de varios continentes como si fueran uno del tamaño de la Tierra. Observó Sagitario A* en abril de 2017, a 1,3 mm de longitud de onda, y presentó la imagen el 12 de mayo de 2022: una región oscura, la sombra, rodeada de un anillo brillante. El tamaño del anillo encaja con lo que predice la relatividad general.
7HIPÓTESISRECREACIÓN¿Y dentro?
La relatividad general predice que la materia acaba en una singularidad, un punto de densidad infinita. Muchos físicos lo interpretan como el límite de la teoría y esperan que una teoría cuántica de la gravedad lo explique. Hoy no hay forma de observar lo que hay dentro del horizonte.
Sagitario A*, a escala
Dibujo a escala. Si Sagitario A* estuviera en el lugar del Sol, su horizonte cabría de sobra dentro de la órbita de Mercurio; la sombra que vio el EHT mide unas 2,6 veces el horizonte. El Sol, a la misma escala, es un punto. Órbitas con su radio medio (semieje mayor); horizonte para cuatro millones de masas solares y sin giro.
En movimiento
Lo que se sabe y lo que no
- Hay un objeto de unos cuatro millones de masas solares en el centro de la galaxia (órbitas de estrellas medidas durante décadas).
- La imagen del EHT muestra una sombra rodeada de un anillo, del tamaño que predice la relatividad general.
- La gravedad curva la luz y el gas que se acerca se ve más brillante.
- Qué hay dentro del horizonte. La singularidad es una predicción de la relatividad general, no una observación.
- Cómo se resolverá el choque entre la relatividad general y la física cuántica en el interior.
Mito o dato
«Los agujeros negros lo aspiran todo.»
Dato: Lejos de él, un agujero negro atrae como cualquier otro objeto de su misma masa. Si el Sol se convirtiera en un agujero negro de su misma masa, la Tierra seguiría en su órbita, aunque se quedaría sin luz.
Para saber más
- El Premio Nobel de Física de 2020 se dio en parte a Reinhard Genzel y Andrea Ghez por descubrir un objeto compacto supermasivo en el centro de nuestra galaxia, gracias a las órbitas de las estrellas que lo rodean.
- La primera imagen de un agujero negro, la de M87*, se presentó en 2019. M87* es mucho mayor que Sagitario A* y está mucho más lejos, a unos 55 millones de años luz.
- Sagitario A* cambia de aspecto en minutos, porque el gas da la vuelta muy deprisa a un objeto tan pequeño. Eso hizo su imagen más difícil que la de M87*.
Fuentes
- ESO, «Astronomers reveal first image of the black hole at the heart of our galaxy» (eso2208, 12/05/2022)
- Event Horizon Telescope Collaboration, «First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. I», ApJL 930, L12 (2022)
- NASA Goddard, «NASA Visualization Shows a Black Hole's Warped World» (2019)
- GRAVITY Collaboration, «Mass distribution in the Galactic Center based on interferometric astrometry of multiple stellar orbits», A&A 657, L12 (2022)
- NASA, Mercury Fact Sheet (semieje mayor de la órbita)
- The Nobel Prize in Physics 2020 (nota de prensa)
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