Después de 100 años de agujeros negros, de la teoría a la realidad[세상을 바꾸는 과학/윤성철]

Una imagen de un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea fue publicada el 12 del mes pasado por el equipo de investigación internacional conjunto «Event Horizon Telescope (EHT)» (imagen superior). La parte negra en el medio es una sombra causada por el agujero negro que bloquea la luz, y la parte brillante del anillo es la luz desviada por la gravedad del agujero negro. Uno de los radiotelescopios utilizados en este estudio, «ALMA» en el Desierto de Atacama, Chile. Fuente de la imagen: Observatorio Europeo Austral (ESO), Agencia Espacial Europea (ESA)

Recientemente se han tomado fotos reales del agujero negro en el centro de nuestra galaxia. Es un logro del equipo de investigación internacional conjunto «Event Horizon Telescope (EHT)», que también incluye astrónomos locales del Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea, la Universidad Nacional de Kyungpook, la Universidad Nacional de Seúl y la Universidad de Yonsei.

Un agujero negro, que significa «agujero negro», es un fenómeno creado por la materia con una intensa atracción gravitacional. Este fenómeno ocurre porque la gravedad en el centro es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Si un agujero negro estuviera aislado en un lugar distante, la luz no confirmaría directamente su existencia. Pero si la materia emisora ​​de luz rodea el agujero negro, la historia es diferente.

Por ejemplo, ¿qué pasaría si perforas un agujero en el medio de una hoja de papel blanco con un perforador? La superficie del papel parece blanca a nuestros ojos debido a la luz reflejada, pero el agujero aparecerá como un punto negro porque la luz solo lo atraviesa y no lo refleja.

El proceso mediante el cual el equipo de investigación del EHT capturó imágenes del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia es similar. Este agujero negro está rodeado de gases como el hidrógeno y el helio. Sin embargo, este gas en forma de disco emite una luz brillante en la región de dispersión. Esto permitió identificar directamente el agujero negro, la región central que no emite luz.

El agujero negro capturado esta vez tiene una masa de 4,3 millones de veces la masa del Sol. Sin embargo, el radio de este agujero negro es de solo 22 millones de km, menos que la distancia entre el Sol y Mercurio de 36 millones de km. Previamente, el equipo de investigación de EHT capturó una imagen de un agujero negro gigante en el centro de la galaxia «M87», que está a 53 millones de años luz de distancia de nuestra galaxia en 2019. Este agujero negro tiene una masa de 6.500 millones de veces. la masa del Sol y un radio de 2000 veces la masa del agujero negro central de nuestra galaxia. Sin embargo, en comparación con el tamaño real de M87, es solo un punto más pequeño que la partícula.

De hecho, se necesita un telescopio de alta resolución para ver este «pequeño» agujero negro. La precisión aumenta con el tamaño del telescopio. Un radiotelescopio del tamaño del diámetro de la Tierra puede lograr la resolución exacta de una naranja en la superficie de la Luna de la Tierra. Para ello, el equipo de investigación del EHT construyó un sistema de interferómetro de radio del tamaño de la Tierra, conectando varios radiotelescopios repartidos por todo el mundo. Este gigantesco radiotelescopio hipotético finalmente ha logrado obtener una imagen de un agujero negro.

La existencia de agujeros negros fue predicha hace 100 años en 1915 por el matemático alemán Karl Schwarzschild mientras resolvía ecuaciones en la teoría de la relatividad general. Desde entonces, muchos científicos han estudiado cómo cambia el entorno físico alrededor de un agujero negro dependiendo de la masa y el momento angular del agujero negro.

Esta observación allanó el camino para una comprensión más profunda de las propiedades del agujero negro gigante en el centro de nuestra galaxia y para la verificación cuidadosa de varias predicciones de la relatividad general. Esto nos permitirá comprender mejor cómo se forman los agujeros negros supermasivos y cómo influyeron en la formación y evolución de nuestra galaxia.

Los agujeros negros son el tema más común de las conferencias públicas impartidas por científicos. Puede ser porque es un fenómeno extraño que no se ve en la vida cotidiana. Los agujeros negros han traído nuevas experiencias a la humanidad. También nos hace conscientes del papel de la ciencia y el porqué de la exploración espacial.

La ciencia tiene dos papeles principales. Uno es explicar varios fenómenos experimentales mediante leyes naturales, y el otro es ampliar el horizonte del campo de la experiencia. El primero hace que la ciencia sea obsoleta para algunos. Porque una vez que se explica un fenómeno, deja de ser misterioso. Cosas que alguna vez pertenecieron al mundo sagrado, como el arcoíris, las estrellas y la vida, fueron explicadas y enseñadas en nombre de la ciencia. Algunos pensarán que vale la pena porque la humanidad, a su vez, ha alcanzado una gran civilización científica y tecnológica, mientras que otros aún extrañarán el romanticismo del mito y la fantasía.

Sin embargo, el verdadero valor de la ciencia va más allá de simplemente explicar fenómenos experimentales y desarrollar habilidades prácticas a través de ellos. Como puede ver en el ejemplo de los agujeros negros, la ciencia puede hacer que nuestros corazones palpiten y palpiten tanto como los mitos y la ficción. Porque la ciencia nos está apuntando a un nuevo mundo que la humanidad no ha conocido antes.

El vasto universo que eludió la teoría celeste, la curvatura del espacio-tiempo debido a la gravedad, el Big Bang y el agujero negro eran fantasía. La ciencia ha trascendido los límites de los humanos finitos a través de las alas del «razonamiento lógico» y la «experimentación y observación creativas».

Galileo Galilei, el primero en observar cuerpos celestes a través de un telescopio, allanó el camino para que la humanidad avanzara hacia el vasto universo fuera del sistema solar. El astrónomo británico Arthur Eddington introdujo la teoría de la relatividad general desde la imaginación al mundo real al observar la curvatura de la luz de las estrellas debido al campo gravitatorio del Sol. Incluso el descubrimiento del fondo cósmico de microondas por parte de los astrónomos estadounidenses Arno Penzias y Robert Wilson extendió la experiencia humana al Big Bang.

A través de la imagen del agujero negro tomada por el equipo de investigación de EHT, ahora también vemos un agujero negro. Los agujeros negros siguen siendo misteriosos y difíciles de entender, pero vivimos en una época en la que se están probando los agujeros negros.

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) fue enviado al espacio por la NASA en diciembre pasado. Se supone que deben encontrar pistas sobre la vida extraterrestre. fuente de imagen de wikipedia

La exploración espacial en el siglo XXI llevará a la humanidad a otro mundo nuevo. Por ejemplo, se espera que el Telescopio Espacial James Webb (JWST), que se lanzó a fines del año pasado y se ha convertido en un tema candente, pronto brinde evidencia de vida en exoplanetas. El día 21, todos estaban encantados con el éxito del lanzador coreano Nuri (KSLV-II). Fue un hito que Corea del Sur ahora esté lista para tomar la iniciativa en la exploración espacial. De esta manera, nuestros horizontes se amplían.
Seongcheol Yoon, Profesor, Departamento de Física y Astronomía, Universidad Nacional de Seúl