El secret dels forats negres

Els misteris dels objectes més enigmàtics i que desperten més passions, els forats negres, van desvetlant-se poc a poc, a conseqüència d’un gran treball teòric i també per la posada a punt de nous instruments d’observació. El començament de les operacions d’ALMA, un conjunt de 66 antenes situades al desert d’Atacama a Xile, ha permés esbrinar l’interior d’un d’aquests monstres celestes.  Ivan Marti-Vidal, el jove astrofísic valencià que treballa en la Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Suècia, explica per a LEVANTE-EMV com el seu equip va assolir captar per primera vegada la «indigestió» d’un forat negre i el significat d’aquesta troballa, publicat en la revista «Astronomy & Astrophysics».


­Els forats negres són objectes extraordinaris. En els seus voltants, són capaços de generar una força de la gravetat tan intensa, que tot cos que s’acosta massa a ells no té escapatòria; no pot evitar ser destrossat i engolit. Després de dècades de minucioses observacions i detallats estudis, els astrònoms encara sabem molt poc sobre alguns apassionants fenòmens relacionats amb els forats negres.

Un d’aquests fenòmens és el que venim a cridar les «indigestions». Ocorren quan el forat negre és incapaç d’engolir-se tota la matèria que està entrant en el seu interior i, en lloc d’engolir-la, l’expel·leix cap a l’espai exterior amb unes velocitats i energies formidables; les més altes de l’Univers. El material expel·lit del forat negre forma enormes «dolls», de grandàries majors que tota una galàxia, que emeten potents ones de ràdio (el mateix tipus d’ones que usen les emissores de ràdio en la Terra o els nostres telèfons mòbils). Són aquestes ones de ràdio les quals podem captar des de la Terra amb els nostres «radiotelescopis».

Ara bé, fins a avui ha estat difícil presenciar una d’aquestes indigestions en el moment i lloc precisos que ocorren. Normalment, solament som capaços de veure el material expel·lit quan ja es troba molt lluny del forat negre; a diversos mesos-llum o fins i tot a anys-llum de distància. Açò es deu al fet que aquests dolls de matèria són «opacs» a les ones de ràdio, és a dir, són com densos murs, com gruixudes parets, que ens impedeixen veure a través d’ells i escodrinyar què hi ha en el seu interior. Aquesta opacitat es fa més i més alta com més prop ens anem del forat negre.

L’única forma de veure a través d’aquests murs és observar a freqüències molt altes; centenars de vegades més altes que les quals usen els nostres telèfons mòbils. A aquestes freqüències, els dolls es tornen transparents i ens deixen veure perfectament el que està ocorrent en el punt exacte on es produeix la indigestió; en la regió on el forat negre injecta la seua indigestió en el seu doll. No obstant això, observar a freqüències tan altes també té els seus inconvenients. A aquestes freqüències, i amb la tecnologia actual, encara no podem obtenir imatges d’alta resolució. Açò significa que quan rebem un senyal d’un forat negre a aquestes freqüències, les nostres imatges són massa borroses per a destriar si es deu a una indigestió, produïda en l’origen del doll, o si prové d’una regió molt llunyana del doll, fins i tot a dècades-llum de distància.

I ací és on entra el treball que acabem de publicar. Usant el telescopi ALMA (el més sensible del món a les freqüències més altes de ràdio) hem estat capaces de detectar un clar senyal d’un forat negre. Encara que la resolució de les nostres imatges tampoc és molt alta, hem aprofitat l’enorme sensibilitat d’ALMA per a fer un «truc» que ens ha permès localitzar el senyal, sense dubtes, com provinent de la regió on es produeixen les indigestions d’aqueix forat negre.

Bàsicament, hem observat el mateix senyal a freqüències molt distintes, el que ens ha permès estudiar l’opacitat de la regió d’on provenia aqueix misteriós senyal captada amb ALMA, i això ens ha permès concloure que el que estàvem veient era una indigestió «en directe», és a dir, just en el moment que el material estava entrant en el doll i començava a ser accelerat (per mecanismes encara desconeguts) fins a arribar a les velocitats més altes de l’Univers. Aquest treball haguera estat impossible de no ser per dues coses. La primera, l’existència d’aqueix formidable instrument, ALMA. La segona, l’existència d’un forat negre molt especial, PKS1830-211 (a uns 14.000 milions d’anys-llum de distància), la llum de la qual està sent desviada per una gran galàxia (a uns 7.000 milions d’anys-llum), que és capaç de produir dues imatges del forat negre. És a dir, des de la Terra som capaces de veure el mateix objecte, però repetit dues vegades en el cel. Aquest fenomen es coneix com «efecte lent gravitatòria».

Una d’aquestes imatges està, a més, «retardada en el temps 27 dies». És a dir, és com una «màquina del temps» que ens permet veure de nou qualsevol cosa que hàgem vist ocórrer prèviament en la primera imatge. Aquesta possibilitat va ser decisiva en el nostre treball, per a poder localitzar la «indigestió» sense dubtes, en la base mateixa del doll. Conèixer millor com es produeixen aquests fenòmens ens ajuda a entendre millor com funciona l’Univers. Els forats negres són els llocs amb condicions més extremes de tot l’Univers. Les energies i la curvatura de l’espai-temps generades en els seus voltants no poden, de cap manera, ser reproduïdes en els labroatorios de la Terra. Per tant, els forats negres són l’únic lloc on, de moment, podem estudiar com es comporta la Natura sota aqueixes condicions tan extremes.

I podem estar segurs que entendre millor tot açò (per al que el nostre treball sobre PKS1830-211 és un pas en la bona direcció) ens ajudarà, en un futur ja siga més proper o llunyà, en el desenvolupament de la nostra tecnologia i en l’avanç de la nostra civilització. Qui sap si els forats negres guardaran, per exemple, la clau del viatge a les estrelles!

Iván Martí Vidal, astrofísic, investigador principal.

A partir de El secreto de los agujeros negros, Iván Martí Vidal, Levante, 20 d’octubre 2013.


Imatges

Imatge: Entorn celeste de la galàxia PKS 1830-211. Al centre es veuen les dues imatges de la galàxia.

Imatge: Model del doll que ix del forat negre.

Vídeo: Animació del mètode d’observació de la distant galàxixa activa PKS 1830-211.  Aquest inusual objecte pateix l’efecte de lent gravitatòria produït per una galàxia més propera i apareix dividida en dues parts, tal com apreciem en les observacions d’ALMA. Crèdit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/I. Martí-Vidal/Nick Risinger (skysurvey.org) & NASA/ESA.