Andrea Ghez y Reinhard Genzel son los líderes de dos grupos de investigadores que han puesto el ojo, o mejor dicho sus telescopios, en el centro de nuestra galaxia. Su Premio Nobel de Física, por descubrir un objeto exótico en este lugar, no ha cogido por sorpresa. Ghez y Genzel llevan unos 25 años siguiendo lo que sucede alrededor de Sagitario A*. Pero Ghez y Genzel no están solos, un gran grupo de científicos les acompañan. De hecho, también hay españoles investigando agujeros negros en sus equipos.
Aunque el Premio Nobel de Física de 2020 tiene mucho tiempo de trabajo detrás, también tiene a mucha gente implicada. En Hipertextual hemos hablado con dos investigadores españoles que colaboran con Ghez y Genzel. Gustavo Rodríguez-Coira, trabaja en Observatoire de París preparando su tesis mientras que Eulalia Gallego Cano es astrónoma técnica del Observatorio de Calar Alto, investigadora del Grupo del Centro Galáctico de Astrofísica de Andalucía y colaboradora del grupo del Centro Galáctico de la Universidad de California.
Pero, ¿cómo se hacen estas investigaciones? ¿Cómo están participando los científicos españoles? Y, sobre todo, ¿por qué 2018 fue un año clave para la investigación en el centro de nuestra galaxia?
Españoles investigando agujeros negros
Rodríguez-Coira forma parte del grupo de Genzel y Gallego del de Ghez. Ambos se muestran encantados con la noticia. "Son más de 20 años de trabajo", comentan ambos. "Muy contentos porque estábamos esperándolo. Es un trabajo muy importante el que se ha hecho. Ella lleva ya muchos años y yo me alegro mucho, también, de que sea una mujer la que haya recibido este premio", comenta Gallego.
"Se esperaba el Nobel, no sabíamos si para Ghez o Gendel, llevan años compitiendo", explica Rodríguez-Coira. Aunque, matiza, "ha sido una sorpresa que por segundo año consecutivo el Nobel vaya a parar a la Astrofísica, se esperaba otra rama". No hay que olvidar que en 2019, el Nobel de Física fue a parar a manos de James Peebles por su contribución a entender la evolución del universo. Y a los investigadores Michel Mayor y Didier Queloz por ser los primeros en descubrir un exoplaneta orbitando una estrella de tipo solar.
A pesar de la competitividad entre los dos grupos, en realidad se llevan mejor de lo que pueda parecer: "Hacen reuniones cada dos años para hablar", comenta Rodríguez-Coira. De hecho, es una rivalidad relativa, ya que en realidad los trabajos de un grupo y los del otro se validan entre ellos: "Si confirmas una medida con la del otro grupo y son iguales, refuerza las investigaciones de los dos grupos. Y si hay una incoherencia, es interesante ver y discutir a qué se debe. Así se trabaja en ciencia", añade. "A veces saca una investigación un grupo antes que otro", de ahí la rivalidad. Pero es una rivalidad que les ha llevado a conseguir un Premio Nobel por toda su carrera investigadora. Porque estas investigaciones necesitan tiempo. De hecho, 2018 fue uno de los años claves para ambos equipos, pero ¿por qué?
2018, año clave
Orbitando alrededor de Sagitario A* hay muchas estrellas. Entre estas, una brilla por encima de las demás, S2 o S-02, según al grupo investigador que le preguntes. Esta estrella tuvo un papel muy importante para confirmar que se cumplen las predicciones de Albert Einstein en el centro de nuestra propia galaxia.
En ese momento Gustavo empezaba su tesis mientras que Eulalia pasó unos 15 días en Hawaii, trabajando con Ghez. "Era una fecha muy importante porque S-02 llegaba a su punto de máximo acercamiento al agujero negro. En ese punto se podía estudiar con mucho detalle y se pudo descartar la teoría de Newton para describir la órbita. Y confirmar la teoría de la relatividad en un régimen que nunca antes se había estudiado en la cercanía de un agujero negro", explica desde el otro lado de la línea telefónica Gallego.
Comprobar la teoría de la relatividad de Einstein
"S2 o S-02 no tienen mucho interés por sí misma, salvo que da una vuelta alrededor de este centro de masa en 16 años", explica Rodríguez-Coira. "En una escala de tiempo humano permite poder ver unas 6 o 7 vueltas a lo largo de tu vida si tienes suerte, pero son suficientes". De ahí que en 2007 se pusiera en marcha toda la maquinaria de GRAVITY para estar a tiempo.
"Esto junto con la gran diferencia de masas entre los dos objetos hacen que sea la zona ideal para estudiar la relatividad general de Einstein", como se investigó en 2018. "Y también para averiguar qué diablos es Sagitario A *. Técnicamente se estima que es un agujero negro masivo, pero todavía no se ha confirmado", comenta Rodríguez-Coira. No obstante, Rainer Schoedel, que dirigió la tesis de Gallego, "fue el primero que publicó un trabajo en Nature en el que estudiaba la estrella S-02 y en el que confirmaba que lo que ahí había era un agujero negro. Descartaba todas las otras teorías", apunta ella.
No obstante, como señala Rodríguez-Coira, el premio Nobel es por "descubrir un objeto compacto de naturaleza exótica en el centro de la galaxia". "Esto viene porque todavía falta por tomar la foto con el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés) y empezar a hacer cálculos de si eso se puede describir como un agujero negro o no", indica. Sobre esta esperadísima fotografía hablaremos un poco más adelante.
Instrumentos de observación
Cada grupo de trabajo investiga de manera diferente, con tecnologías distintas, aunque después lleguen a los mismos resultados (la mayoría de las veces). Rodríguez-Coira explica:
"La parte GRAVITY o del telescopio Keck, en el caso del grupo de Andrea, es la más bonita. Porque en 16 años da tiempo a desarrollar muchísima tecnología y avanzar en la eliminación del ruido de fondo, la atmósfera... e incrementando la resolución. Al final, cuando tú miras con un telescopio que no es grande, si sigues con el infrarrojo, primero necesitas desarrollar la instrumentación para poder verlo. Después tienes que quitarte la atmósfera y a medida que tu telescopio es más grande, más problemas tienes con eso".
La tecnología de cada grupo es diferente. En el caso del grupo de Ghez usan la óptica adaptativa. "Es un sistema a partir del cual modulas la luz que entra al telescopio a la vez que la atmósfera varía para que sea como si no la tuvieras encima", comenta Rodríguez-Coira. "Nosotros en Chile trabajamos en multitelescopio. En una técnica que se llama interferometría infrarroja, que es todavía más complicada, pero te lleva a una precisión mucho mayor", apunta.
Problemas con la 'foto' de Sagitario A*
Todavía no hemos podido fotografiar Sagitario A*, aunque sí tenemos la primera foto de un agujero negro. Pero, ¿por qué si se estaba investigando el del centro de nuestra galaxia no se mostró esa imagen? "El estudio del centro de la galaxia es muy complejo", explica la investigadora española.
"Una de las dificultades el M87, que es la primera imagen de un agujero negro, tiene una variación en su luz de días, mientras que Sagitario A * varía en escalas de minutos. Entonces los telescopios que han hecho esas imágenes están por toda la Tierra y tú combinas la luz que llega de todos los telescopios para hacer la imagen. Si tu luz va cambiando en días, puedes hacerlo y juntar todo. Pero si tu luz está cambiado a cada momento es mucho más complicado juntar todas las luces".
La investigadora también apunta a la diferencia de masas entre ambos objetos: "M87 es mucho más masivo que el de nuestra galaxia", comenta. "El tamaño angular del horizonte de sucesos es similar, aunque es mucho más masivo M87 (su masa es entorno a 6,5 x 10 elevado a 9 veces la masa de nuestro Sol), pero está mucho más lejos. Al final lo que nos preocupa, que es el estudio del tamaño angular del horizonte de sucesos, es el mismo. Pero el problema es la variabilidad en el brillo".
Pero hay un segundo problema, la posición de los telescopios: "Los telescopios estos están casi todos en el hemisferio norte. Y Sagitario A* está en la constelación del mismo nombre y apenas se puede estudiar. Porque prácticamente solo se ve un poco en verano y muy cerca del horizonte. Tienes que irte a Chile, a longitudes más en el sur. Pero como la mayoría de los telescopios están puestos en el norte, también es muy difícil su observación", añade.
Aunque el Nobel ha ido a parar a manos de los dos líderes de estos grupos, en realidad es un trabajo que tiene a muchas personas detrás ya que en casi 30 años se ha necesitado a mucho personal investigador. Y entre ellos también hay españoles investigando en agujeros negros.
