300 Personas y un agujero negro

El escenario: la cima de un volcán extinto, árida y rocosa. En este punto frío y sin vegetación, el volcán de la Sierra Negra de Puebla alberga al Gran Telescopio Milimétrico “Alfonso Serrano” (GTM), cuyo plato es el más grande del mundo: su sola superficie equivale a medio campo de fútbol profesional.

Estar allí arriba es difícil. A 4,580 metros sobre el nivel del mar el oxígeno escasea, por lo que los astrónomos y técnicos deben cuidarse del “mal de montaña” durante las temporadas de observación, las cuales pueden durar una o dos semanas, siempre de noche y a temperaturas bajo cero.

La tarea se extendió durante cinco años, en temporadas intermitentes de observación, análisis y procesamiento de datos. Gisela Ortiz León, Arturo Gómez y Alfredo Montaña son tres investigadores mexicanos de los 300 que participaron en una misión internacional: capturar la imagen de Sagitario A*, el agujero negro que se encuentra en el corazón de nuestra galaxia.

La doctora Gisela Ortiz es investigadora del Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Tiene 35 años de edad y su propia entrada en Wikipedia. Con una voz clara, que transmite al mismo tiempo paz y curiosidad, cuenta que a ella misma le sorprende haber tenido la energía para dedicarse al minucioso trabajo de la instalación de instrumentos y la realización de pruebas, trepada en la quinta cima más alta de México.

“La próxima semana estoy en el telescopio, así que voy a vivir de noche”. Así habla de sus jornadas de trabajo en el GTM el experto en radioastronomía Arturo Gómez. Cuando era estudiante jamás se imaginó que podría trabajar en un observatorio de vanguardia desde su propio país.

Montaña, doctor en astrofísica, recuerda subir por la sierra al atardecer. Poco a poco, entre las copas de los árboles, aparecía el Pico de Orizaba; por el lado contrario asomaba la antena del telescopio. Subía nervioso; a veces, las nubes y la lluvia no permitían las observaciones. Se trataba de quedarse despierto toda la noche, entre el atardecer y el amanecer, bien abrigado y ahorrando energía para no desafiar la falta de oxígeno. Apuntar el telescopio, esperar a que se grabara la información, registrar los datos. Al terminar la jornada bajaba atontado por el sueño, el frío y el cansancio, pero le robaba a la mañana un amanecer entre un mar de nubes, hacia el Golfo de México.

Sin embargo, la astronomía va mucho más allá de desvelarse para descubrir estrellas lejanas, en la sierra rodeada de un mar de nubes. Gran parte del quehacer astronómico consiste en trabajar en computadoras, y puede llegar a ser una labor muy solitaria.

Para observar Sagitario A* se requirió de la colaboración de cientos de investigadores de diversas instituciones alrededor del mundo, que trabajaron durante cinco años en observatorios con tecnología de punta localizados en lugares estratégicos y utilizaron supercomputadoras para analizar los datos y hacer simulaciones.

Un telescopio del tamaño del planeta

La dificultad de observar a un agujero negro radica en que no emite luz visible, capaz de ser captada con una cámara fotográfica. Emite, en cambio, “luz milimétrica”. Para registrarla se necesitó de la observación sincronizada de ocho telescopios alrededor de la Tierra; luego, procesar la información a través de supercomputadoras y, finalmente, comparar el  resultado con simulaciones matemáticas.

Esta tarea titánica comenzó hace 10 años, aunque las observaciones empezaron hace cinco. El esfuerzo formó parte de la red internacional del Telescopio de Horizonte de Eventos (EHT por sus siglas en inglés), una organización que busca coordinar los telescopios milimétricos más grandes repartidos alrededor del mundo. La doctora Ortiz León cuenta que, en un inicio, trabajaron con tres antenas en Estados Unidos,  pero éstas resultaron insuficientes para capturar la imagen de un hoyo negro.

Actualmente, la red del EHT está compuesta por 11 telescopios milimétricos y 80 institutos científicos. Cuatro de los telescopios se encuentran en Estados Unidos y dos en Chile, mientras que España, Francia, Groenlandia, la Antártida y México participan con uno cada cual. El Gran Telescopio Milimétrico “Alfonso Serrano”, ubicado a 140 kilómetros de la capital del estado de Puebla, pertenece a la red.

Ocho de los 11 telescopios se dedicaron a la tarea de obtener la imagen de  Sagitario A*. En conjunto, logran emular un telescopio del tamaño de la Tierra, “porque no nos iban a dejar construir uno”, añade con ironía el doctor Montaña.

Dieciocho de los 300 investigadores e investigadoras que participaron en el proyecto son mexicanos. A tres ya los conocemos. Gisela Ortiz participó en los ensayos de las observaciones de la “captura” de la imagen de Sagitario A*. Tras terminar su postdoctorado en Alemania y consolidarse como experta en la Interferometría de Muy Larga Base (VLBI, por sus siglas en inglés), regresó a México. Alfredo Montaña ha organizado desde 2013 las temporadas y campañas de observación científica en el GTM, incluidas las correspondientes a la observación de Sagitario A*. Arturo Gómez participó en 2015 en el proyecto de infraestructura “Un espectrómetro de gran resolución para el Gran Telescopio Milimétrico”. Los tres continúan colaborando con el EHT.

De Arthur Eddington a Sagitario

El eclipse solar total del 29 de mayo de 1919 duró siete minutos. Fue el más largo en 500 años. Duró el tiempo suficiente para que el astrónomo británico Arthur Eddington, quien viajó a la isla de Príncipe sólo para verlo, pudiera observar cómo la luz de las estrellas era desviada por la gravedad del sol.

La observación de Eddington fue una de las primeras pruebas tangibles que confirmaron la “teoría de la relatividad” de Albert Einstein, publicada en 1915. Ésta dice que la masa de un planeta o de una estrella o de cualquier objeto celeste genera una distorsión en el espacio-tiempo. Tal distorsión puede medirse en los cambios de trayectoria de la luz que viaja a través del espacio. Y como los agujeros negros son los objetos con más gravedad en todo el universo conocido, “capturar la imagen de Sagitario A* era el experimento clave”, explica el doctor Gómez.

“Los astrónomos tenían sospechas de dónde podían estar situados los agujeros negros”, cuenta Gisela Ortiz. “Una de estas sospechas era en los centros de las galaxias”. Había evidencia anterior que apuntaba a que en el centro de nuestra galaxia existía un objeto muy masivo y denso que ocupaba una región del espacio muy pequeña. Hoy tenemos una imagen con características que coinciden con el postulado de Einstein y que, además, prueba la existencia de un hoyo negro en el centro de nuestra galaxia.

Reforzar esta teoría ayuda a tener un conocimiento más preciso sobre cómo se mueven los objetos en el universo. Esto tiene una repercusión en el desarrollo tecnológico actual.

–Para saber con precisión el movimiento de los satélites que están permitiendo, por ejemplo, esta comunicación –dice Arturo Gómez, refiriéndose a la videollamada por la que se lleva a cabo esta entrevista–, se necesita saber su trayectoria con una precisión bastante alta.

Una videollamada, una búsqueda en Google o una visita a Instagram: la eficiencia de cada una de estas actividades depende de la precisión de nuestros satélites, la cual aumenta al reforzar la teoría de la relatividad.

Amar el conocimiento

Alfredo Montaña recuerda con pasión sus experiencias en el telescopio.

–Me ha tocado estar en el GTM haciendo observaciones de alguna galaxia y, de repente, hacer una reducción rápida de los datos. Haces las cuentas y dices: “¡No manches! Soy la primera persona en el mundo que sabe a qué distancia está esta galaxia”. Digo, no estás resolviéndole un problema crítico a la sociedad,  pero la emoción de decir “Estoy contribuyendo con un granito de arena al conocimiento que tenemos como humanidad”, ésa nadie te la quita.

Observar un agujero negro, una galaxia, una estrella, un pulsar, incluso buscar indicios de vida extraterrestre… todas estas son cosas que “sólo hacemos por conocer más”, opina la doctora en astrofísica y docente en la maestría de Filosofía de la Ciencia de la UNAM, Susana Biro McNichol.

Si alguien te dice: “Necesito saber el tamaño de un hoyo negro”, la respuesta natural es “¿Y a cuántos países subdesarrollados alimenta eso?”. La doctora habla con sobriedad e ironía acerca de la astronomía. “Hay un montón de tecnología muy elaborada que se ha desarrollado para controlar telescopios y esos mecanismos luego se usan para otras cosas. Pero ese no es el objetivo. La gente que hace astronomía lo hace por amor al arte, por pasión por conocer”.

¿Por qué es importante que se invierta dinero en saber a qué distancia estamos de una galaxia lejana?, se pregunta. Quizás, para saber esto, habría que preguntarnos primero, ¿cómo justifican las personas que hacen astronomía el financiamiento que reciben? Biro ofrece tres posibles respuestas: la derrama tecnológica, el lado simbólico de la astronomía y el interés del público.

La derrama tecnológica (en inglés, spin off) tiene lugar cuando se encuentra un uso secundario para las herramientas creadas para alguna actividad científica. “Para observar cuerpos celestes tenues, a enormes distancias, necesitas desarrollar óptica, electrónica, mecánica muy elaboradas… Y eso acaba yéndose a otros lados”, cuenta Biro. A la hora de justificar el presupuesto dedicado a la astronomía “siempre puedes decir ‘quiero saber cuántas masas solares tiene el hoyo negro, pero, además, vamos a mejorar la capacidad de las redes de computadoras’”.

La tecnología de los telescopios milimétricos como el GTM, el receptor que capta la luz milimétrica, podría ser utilizada en la creación de cámaras que identifiquen de forma no invasiva determinadas sustancias a nuestro alrededor. Eso es lo que aventura Arturo Gómez; y explica que, en el universo, las moléculas de los objetos emiten luz a diferentes frecuencias, y que por medio de un espectrómetro (instrumento que analiza la luz) podría “sintonizarse” determinada frecuencia de luz “como si sintonizáramos una radio”.

El 6 de marzo de 1877 se inauguró el Observatorio Meteorológico y Astronómico de México. Biro subraya que, además de iniciar el trabajo astronómico formal en el país, se volvió “un símbolo de modernidad”. Desde hace más de un siglo hemos usado este observatorio, así como utilizamos hoy el Gran Telescopio Milimétrico: “Eso nos inserta en una comunidad científica; estamos en el mapa internacional”.

A eso se refiere Biro cuando habla de que la astronomía tiene un lado “simbólico”. Un país que posee un observatorio de esta naturaleza demuestra que tiene los recursos económicos e intelectuales para estar a la vanguardia de la investigación científica. Gracias a la colaboración internacional de la EHT hoy estamos en el mapa mundial como uno de los países que ayudaron a generar la imagen del agujero negro en el centro de la Vía Láctea.

Una idea inmensa

Los astrónomos que siguen trabajando en la EHT planean ir más allá de la observación de Sagitario A*. “La idea de la EHT es seguir haciendo las observaciones de manera periódica para no sólo quedarnos con una imagen sino poder hacer una especie de animación. Estudiar cómo se mueven las cosas alrededor del campo gravitacional tan extremo como la de este hoyo negro supermasivo”, detalla con ilusión el doctor Montaña.

Está en marcha, también, el estudio de más agujeros negros en el espacio y una investigación sobre los pulsares. También, otra sobre “lo que pensamos que es un sistema de dos hoyos negros”  –explica la doctora Ortiz León–: “Uno está girando alrededor del otro”.

Difícil no sentir curiosidad ante lo que viene. Encontrar a alguien a quien no le interese saber de astronomía es encontrar una aguja en un pajar. El público en general presta un interés mucho más amable que el de cualquier autoridad financiadora: lo suyo es la curiosidad genuina.“Yo puedo ir y dar una conferencia sobre nebulosas planetarias y me preguntan algo sobre los hoyos negros”, dice la doctora Biro.

De manera enfática, pausada, dice que este interés en la astronomía “nos ubica”, así como lo hizo cuando “nos enseñó que no somos el centro del universo”, tal como se pensaba hace siglos en Occidente. La astronomía es tan atractiva, dice, porque genera una mezcla de miedo e ilusión, de asombro y humildad en los ciudadanos de a pie, aquellos sin doctorados en astrofísica.

Al escuchar a Biro McNichol es inevitable pensar en la inmensidad del espacio, del tiempo, de lo que significa un agujero negro en el centro de la Vía Láctea con una masa cuatro millones de veces más grande que nuestro Sol: nuestra casa como un rincón perdido en una de millones de galaxias. O reflexionar cómo nuestras vidas se empequeñecen al compararlas con la de la más joven estrella.

Ni qué decir de la idea de que, en algún futuro, todo planeta y lo que alguna vez fueron estrellas pertenecerán a la oscuridad a la deriva. Entonces, de la Tierra y de hasta el más feliz suceso de cualquiera de nuestras vidas no quedará nada, ni siquiera el vago recuerdo de un puntito azul que, durante un parpadeo cósmico, tuvo alguna vez ruido y movimiento.

A pesar de hacernos saborear nuestra insignificancia, la astronomía no nos deprime. Las labores de la EHT nos recuerdan que, aunque el Universo sea todo lo grande que es, no dejamos de ser parte de él. Y esa es otra idea inmensa.