... Thalia Traianou (IAA-CSIC)

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Cuando era niña, vi un episodio de la serie “Cosmos” de Carl Sagan dedicado a los agujeros negros y su impacto en la materia que los rodea. En aquel capítulo, se recreaban los efectos de la gravedad sobre Alicia y sus amigos en el País de las Maravillas. Era una imaginativa analogía que me emocionó profundamente y cuyo efecto aún perdura. “Bajo una atracción de miles de millones de g (donde g representa la gravedad), incluso la luz siente la gravedad y empieza a doblarse sobre sí misma. Los agujeros negros son construcciones teóricas sobre las que se ha especulado desde 1793”, narraba Sagan en aquel episodio. ¿Quién iba a imaginar que pocos años después podríamos confirmar que los agujeros negros son objetos reales tal y como predice la teoría de la relatividad general de Einstein? Esta teoría describe cómo la luz, el espacio y el tiempo se curvan por efecto de la extraordinaria gravedad, creando un anillo de fotones alrededor de la sombra de un agujero negro.

Entre el inimaginable número de galaxias que habitan en el universo, existen algunas que son especiales. Son los Núcleos Galácticos Activos (AGN), galaxias cuyo centro alberga un agujero negro supermasivo que acreta materia, haciendo que la región central brille mucho más que el resto. Ocasionalmente, algunos de estos AGN eyectan espectaculares chorros relativistas de plasma, que se propagan a cientos de kiloparsecs en el espacio intergaláctico, emitiendo radiación en todo el espectro electromagnético. Estos fascinantes objetos atraen la atención de la comunidad astronómica, despertando un profundo deseo de describir con precisión cada una de sus partes y todos los procesos físicos que tienen lugar en ellos.

En astronomía observacional, uno de los grandes retos es alcanzar la mayor resolución angular posible. Dado que los objetos que estudiamos se encuentran tan lejos, la única manera de responder a todas las preguntas que tenemos abiertas es distinguir y observar claramente las estructuras más pequeñas.

Por este motivo, hace casi 60 años se desarrolló la interferometría de línea de base muy larga (VLBI) para ondas de radio. Con el paso de los años, las antenas más grandes del mundo empezaron a colaborar y a asociarse en conjuntos de antenas de VLBI que observaban en altas frecuencias, logrando una resolución cada vez mayor. El conjunto que logró lo imposible fue el Event Horizon Telescope (EHT).

El EHT hizo historia en abril de 2017 al captar la primera imagen de un agujero negro en la galaxia M87. Esta imagen a 235 GHz mostraba un anillo brillante formado por la curvatura de la luz debido a la intensa gravedad que rodea a este agujero negro, 6.500 millones de veces más masivo que el Sol. 
 

Este logro pionero confirmó muchos aspectos de la teoría de la relatividad general de Einstein. Además, el EHT continúa observando hasta el día de hoy agujeros negros supermasivos, incluido el de nuestra propia galaxia, Sagitario A* (SgA*), proporcionando conocimientos críticos sobre su estructura y comportamiento. Esto incluye la captura de luz polarizada a su alrededor, que nos ayuda a comprender la topología del campo magnético en el borde del horizonte de sucesos. 

El grupo de VLBI del IAA es uno de los principales colaboradores del EHT desde su creación, y tuve la fortuna de formar parte de este equipo y dirigir un proyecto centrado en las primeras observaciones del EHT del blázar 3C 454.3, también conocido como ‘Crazy Diamond’

La resolución máxima que podemos alcanzar con el VLBI está determinada por la máxima distancia entre las antenas, por lo que en el caso ideal, tenemos un límite en términos de resolución dado por el propio tamaño de la Tierra. Pero ¿qué pasaría si pudiéramos colocar una antena en el espacio? Así es como surgió la VLBI espacial.

RadioAstron, lanzada en 2011, es una de las misiones más ambiciosas de la VLBI espacial. Consiste en un radiotelescopio de 10 metros instalado en un satélite en una órbita muy elíptica alrededor de la Tierra, operando en el rango de frecuencias de 5 a 22 GHz. Gracias a esta configuración, RadioAstron ha alcanzado una resolución sin precedentes de hasta 10 microarcosegundos. Al combinar las observaciones de RadioAstron con las de los radiotelescopios terrestres, se pueden revelar detalles asombrosos y mecanismos físicos de las regiones más internas de muchos AGN. En el IAA, estamos analizando diversos conjuntos de datos de esta misión y, personalmente, estoy preparando la publicación de imágenes de RadioAstron de los blazars 3C 454.3 y OJ287.
 

¿Y qué será lo próximo? ¿Y si pudiéramos unir estas superpotencias observacionales, el EHT y la VLBI espacial? Con esta motivación nace ahora el Explorador de Agujeros Negros (BhEx). Esta misión, que se lanzará en los próximos años, tiene como objetivo combinar las capacidades de alta resolución de la VLBI espacial con la red EHT.

BhEx está diseñado para observar a frecuencias y resoluciones aún más altas, lo que nos permitirá ver con mucho más detalle el anillo de fotones en M87 y SgA*. La teoría de la relatividad general predice que el anillo de fotones de un agujero negro está compuesto por una serie de anillos cada vez más nítidos, formados por la luz que ha orbitado el agujero negro muchas veces antes de escapar. De hecho, las propiedades del agujero negro quedan impresas en el tamaño y la forma de estos anillos, lo que nos permite poner a prueba directamente los límites de nuestra comprensión de los agujeros negros, la gravedad y la relatividad. El grupo de VLBI del IAA continúa desempeñando un papel vital en esta misión. Y lo mejor está aún por llegar…