Publicitat
Publicitat

Caçadors de forats negres

PARC NACIONAL DEL PICO DE ORIZABA, Mèxic. Allà, al Sierra Negra o Tliltépetl, un volcà extint d’uns 4.600 metres d’altitud, hi ha el centre neuràlgic des d’on es controla el telescopi més gran que s’hagi inventat mai: una xarxa d’antenes que s’estén des d’Espanya fins a Hawaii, passant per Xile. Conegut com a Event Horizon Telescope, en referència al punt de no retorn dels forats negres, aquest projecte en xarxa té com a objectiu fer visible el que fins ara ha sigut invisible: un cercle fosc exquisidament petit, una ombra diminuta enmig de la resplendor de la radiació del centre de la Via Làctia. Els astrònoms creuen que en aquell punt hi ha un forat negre supermassiu, una trampa a l’interior de la qual, amb tota evidència, hi ha desaparegut una quantitat de matèria equivalent a quatre milions de sols. Albert Einstein va dir una vegada que la natura no és maliciosa, només subtil.

Els llampecs donen la benvinguda a Tliltépetl a un dels principals caçadors de forats negres, Sheperd Doeleman, investigador del MIT, i el seu equip. Si aconsegueixen l’objectiu que s’han fixat, les imatges que capturin apareixeran per sempre més als llibres de text com la prova definitiva de la predicció més estranya d’Einstein: que l’espai-temps es pot corbar al voltant d’objectes gegantins com la capa d’un mag i fer-los desaparèixer de l’Univers. En definitiva, comprovaran si els forats negres (cossos tan densos que ni tan sols la llum escapa de la seva gargamella) existeixen realment, i que l’espai i el temps tal com els coneixem poden arribar a desaparèixer davant dels nostres nassos. També pot passar a l’inrevés: que les imatges que capti l’equip de Doeleman provin que la teoria gravitacional d’Einstein, la relativitat general (la norma suprema de l’Univers), s’ha de corregir per primera vegada des que el físic la va formular, ara fa un segle. “Anem a totes”, adverteix Doeleman, que ha dedicat vuit anys a aquest projecte.

Els forats negres van ser una de les primeres prediccions de la teoria general de la relativitat d’Einstein, anunciada per primera vegada el mes de novembre del 1915, i també una de les més extremes. La teoria explica la força que anomenem gravetat postulant que els objectes intenten seguir una línia recta a través d’un univers la geometria del qual està deformada per la matèria i l’energia. En conseqüència, els planetes, així com els raigs de llum, segueixen camins corbs, com les boles que giren sobre la roda d’una ruleta.

TAN SOLS EXISTEIXEN EN TEORIA

Einstein va quedar de pedra quan, uns mesos després de la publicació de la seva teoria, Karl Schwarzschild, un astrònom alemany que llavors servia al front rus, va assenyalar que les seves equacions contenien una predicció apocalíptica: si s’apinyava massa matèria i energia en un espai massa petit, l’espai-temps s’encorbaria il·limitadament. En tal cas, cap força coneguda per la ciència podria evitar que es convertís en un desguàs del qual ni la llum no podria escapar.

Einstein no hi tenia res a objectar des d’un punt de vista matemàtic, però es va imaginar que, en la vida real, la natura trobaria alguna manera d’evitar una calamitat d’aquestes proporcions. Això no obstant, un segle després, hi ha consens entre els astrònoms que, en efecte, l’espai està ple de cossos de dimensions descomunals que no emeten gens de llum. Diguem que són com trampes de feromones còsmiques: les estrelles, els àtoms, les volutes de gas el pedigrí de les quals es remunta al Big Bang, tot hi entra, per no sortir-ne mai més.

Es creu que molts forats negres són vestigis d’estrelles enormes que s’han consumit, que han col·lapsat i implosionat, i han donat lloc a cataclismes de proporcions bíbliques com les supernoves o els esclats de raigs gamma, un fenomen encara més violent visible en tot l’Univers. Generacions de teòrics, entre els quals Stephen Hawking, han fet carrera investigant, amb el seu telescopi mental i rarament mirant l’Univers, les propietats d’aquests cossos. Tot i això, els astrònoms encara discuteixen què passa a l’interior d’un forat negre i quin és el destí final del que s’hi empassa.

Segons sembla, hi ha monstres foscos amagats a pràcticament totes les galàxies. Tenen una massa milions o fins i tot milers de milions de vegades més gran que la del Sol i aguaiten arraulits al centre galàctic com el dimoni del Dant. Per algun motiu, com més gran és la galàxia, més gran és el buit que té a les entranyes. El perquè d’aquest fet és un enigma còsmic com el de l’ou o la gallina i ningú no en sap del cert la resposta. “Com saben els forats negres la mida que té la galàxia on són i quan han de deixar de créixer? -es pregunta David Hughes, director del Gran Telescopi Mil·limètric-. O, a la inversa, com sap la galàxia que l’ha de deixar d’alimentar?”

UN FORAT FANTASMA?

El centre de la Via Làctia, que és a 26.000 anys llum d’aquí, coincideix amb una font difusa de soroll de ràdio anomenada Sagitari A*. Astrònoms com Andrea Ghez, del campus de Los Angeles de la Universitat de Califòrnia, que segueixen l’òrbita d’estrelles al voltant del centre galàctic, han pogut calcular que, amb independència de què hi hagi, el centre de la nostra galàxia té una massa equivalent a 4 milions de sols. Tanmateix, no emet llum visible ni infraroja. El cas és que, si el que hi ha no és un forat negre, ni Einstein sabia ni ningú no sap què pot ser. “És la prova més sòlida que s’ha descobert de la presència d’un horitzó d’esdeveniments”, afirma Doeleman fent referència a la frontera d’un forat negre, el caire que constitueix el punt de no retorn. Però això no és més que un argument circumstancial basat en la presumpció que Einstein té raó. “Com ho sabríem si Einstein estava equivocat?”, es pregunta Avery Broderick, teòric de l’Institut Perimeter de Física Teòrica de Waterloo (Canadà), assenyalant que, malgrat la seva bellesa matemàtica, la relativitat general mai no s’ha posat a prova en les condicions extremes que es van donar durant el Big Bang o que imperarien en un forat negre. És en aquestes condicions que l’estranyesa de l’espai-temps einstenià es manifestaria en la seva plenitud.

Segons investigacions que es remunten a un article escrit per James Bardeen el 1967, el forat negre de Sagitari, en cas d’existir, tindria l’aspecte d’un fantasmagòric cercle fosc enmig de la broma d’ones de ràdio. Els teòrics estimen que la seva forma exacta dependria de detalls com la velocitat a la qual girés el forat.

La mateixa gravetat del forat negre distorsionarà i ampliarà la imatge que se’n capti, i la convertirà en una ombra d’uns 80 milions de quilòmetres de diàmetre. Des del nostre planeta, es veuria com una taronja a la Lluna, segons els càlculs efectuats el 2000 per Eric Agol, de la Universitat de Washington; Heino Falcke, de l’Institut d’Astronomia Max Planck (Alemanya), i Fulvio Melia, de la Universitat d’Arizona.

La prova de foc que confirmaria o desmentiria la teoria d’Einstein seria que els astrònoms poguessin determinar si l’ombra, un cementiri on reposen quatre milions de sols, és en realitat tan petita. Des del mateix descobriment de Sagitari A* el 1974, n’han anat rebaixant la grandària.

El 2005 un grup dirigit per Shen Zhiqiang, de l’Observatori Astronòmic de Xangai, va reduir Sagitari A* a un núvol d’energia de menys de 145 milions de quilòmetres de diàmetre, aproximadament el doble de la mida de l’ombra que es persegueix des de fa tant de temps. Els seus càlculs van ser possibles gràcies al Conjunt de Molt Llarga Base (conegut com a VLBA, per les seves sigles en anglès), una xarxa transcontinental de radiotelescopis. “La majoria necessita veure-ho per creure-s’ho”, va comentar llavors Agol. Però hi havia un problema que impedia afinar més els mesuraments. Els electrons i els protons ionitzats de l’espai interestel·lar escampaven les ones de ràdio fent que es desdibuixessin els detalls de la font. “És com mirar a través d’un vidre glaçat”, exemplifica Doeleman.

CAPTURAR L’OMBRA

Per veure-hi a més profunditat a l’interior de l’ombra del forat negre, havien de poder ajustar els radiotelescopis a longituds d’ona més curtes que fossin capaces de penetrar entre la boira. Com més gran és l’antena del radiotelescopi, més resolució o poder d’ampliació té. “El nostre forat negre està actiu, però està a dieta i menja lentament. Està envoltat de gas a temperatures de milers de milions de graus”, detalla Doeleman. Així, doncs, al cor de la Via Làctia hi ha “un núvol poc dens”, diu. “Per veure-hi a través de tota la brossa que hi ha al centre de la galàxia, cal la freqüència adequada”. I arribats a aquest punt, la xarxa de radiotelescopis Event Horizon entra en escena. Mentre l’equip fa un tercer intent, a la sala de control gairebé es pot tallar la tensió amb un ganivet a mesura que el telescopi es mou per adoptar la posició adient, enfocat cap al forat negre de la galàxia incandescent M87. Doeleman, que porta una bufanda que li ha fet la seva dona, escriu al seu ordinador portàtil que el Gran Telescopi Mil·limètric ja registra dades. Per fi. “Això és un momentàs”, diu. Laura Vertatschitsch, investigadora postdoctoral de Doeleman al Centre d’Astrofísica Harvard-Smithsonian, comenta: “El cor em batega a cent per hora i tinc un somriure d’orella a orella”.

Un cop establerta la connexió, els astrònoms ja s’acomoden, disposats a avorrir-se. Però, una hora més tard, el temps empitjora i han de posar el telescopi a cobert perquè no s’hi acumuli neu. Tot just abans de l’alba, cinc llargues hores després, el temps s’asserena i el telescopi es pot tornar a incorporar a la xarxa, ara apuntant al centre de la Via Làctia. Milions de dades s’hi acumulen, esperant caçar el forat negre.