agujeros negros

¿Cómo sacar fotos de agujeros negros?

Por Ignacia Córdova

Hace unos días se publicó la primera imagen del agujero negro ubicado en el centro de nuestra galaxia. Se conoce como Sagitario A* y posee una masa cuatro millones de veces mayor a la del Sol. Está ubicado a unos 26.000 años luz de distancia y el anillo que se observa es de 60 millones de kilómetros de longitud, más o menos del tamaño de la órbita de Mercurio alrededor del sol. Al sacar esta fotografía estamos intentando ver algo tan lejos como si quisiéramos distinguir una naranja en la luna.

Foto del agujero negro Sagitario A*. Fuente: Event Horizon Telescope Collaboration

Algo que debemos dejar en claro es que lo que vemos no es el agujero negro. En realidad, lo que se aprecia en la fotografía es su sombra. Alrededor de este se puede observar un anillo, que son los fotones que, debido a la gravedad, curvan su trayectoria alrededor de este fenómeno. 

Es importante saber que entre más lejano está el objeto que queremos ver, más grande es el telescopio que necesitamos. Es por esto, que para fotografiar agujeros negros se necesita un aparato de al menos 10.000 km de longitud. Esto equivale a fabricar un telescopio del porte del planeta tierra completo. 

Como esto aún es imposible, para poder sacar estas fotografías, se necesita asemejar computacionalmente un telescopio de esta magnitud. Una forma de hacer esto sería tener un telescopio en cada punto de la tierra. Si este fuera el caso, nuestro planeta se vería como una bola de disco. No obstante, con los disponibles, la bola de disco posee solo unos pocos espejos que generan datos. Pero, ¿Qué pasa si esta bola gira? Entonces los pocos puntos disponibles, al rotar, se transforman en más puntos, que nos pueden proporcionar más información.

Esto resulta en que un telescopio puede originar los datos que podrían generar más de diez. Con este método, se generan alrededor de 5 petabytes de datos, que es el espacio que necesitaríamos para guardar todas las selfies de 40.000 personas durante toda su vida. A este tipo de proporción de información la llamamos Big Data, una gran cantidad de datos que no se puede tratar con las formas tradicionales de procesamiento. 

Diagrama explicativo sobre cómo se sacan las fotos de agujeros negros. Fuente: Ilustración propia

Entonces, ¿Cómo pudieron procesar los datos y reconstruir fotos de los agujeros negros? El principal desafío que tuvieron cuando sacaron la primera foto de un agujero negro, era que no sabian cómo realmente lucía uno. Si bien, se tenían teorías, la dificultad era enseñar al algoritmo a reconstruir, a partir de los datos generados por los telescopios, algo que nunca habíamos visto. Lo que sí se sabía era que algunas de las imágenes son más probables que otras ya que son más parecidas a lo que se piensa que es un agujero negro. Por ejemplo, un agujero negro probablemente no es similar a un elefante, pero sí sabemos que puede ser más parecido a otros fenómenos astronomicos como estrellas, planetas o satélites. 

Aquí es donde entra el Machine Learning, que es el estudio de algoritmos informáticos que permiten a un sistema aprender de los datos, en lugar de aprender mediante la programación. Utilizando esta disciplina, se diseñó un algoritmo de Computer Imaging,  donde se le dan piezas de un set de imágenes diferentes, este las califica entre más o menos probable que sean parte de la imagen real, y entrega una imagen completa. Algo así como intentar armar un puzzle teniendo piezas de diferentes rompecabezas todas mezcladas. 

Se utilizaron diferentes set de imagenes para reconstruir la foto del agujero negro: un set era de simulaciones de agujeros negros, otro de diferentes elementos astronómicos y el último de imagenes cotidianas como personas o autos. A partir de los datos proporcionados por los telescopios, todos los sets de imagenes dieron una fotografía similar del agujero negro. Mediante este método, se puede saber que la imagen entregada por el algoritmo no está sesgada por el conocimiento científico que se tenía sobre estos fenómenos. 

Ahora que ya sabes todo lo que necesitas ¿Qué esperas para sacar una fotografía a 26.000 años luz de distancia?

¿Quieres saber más? Acá están las fuentes que utilizamos: