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Supercomputadoras modelan el primer agujero negro del que hay imagen


Físicos teóricos lograron modelar, con la potencia de cálculo de supercomputadoras 3D, el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87, primero del que existe una imagen.

Messier 87 (M87) se encuentra a 55 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Virgo. Es una galaxia gigante con 12 mil cúmulos globulares, lo que hace que los 200 cúmulos globulares de la Vía Láctea parezcan modestos en comparación. Un agujero negro de seis mil quinientos millones de masas solares se alberga en el centro de M87. En 2019, la colaboración de investigación internacional EHT (Event Horizon Telescope) obtuvo la primera imagen de un objeto de esta naturaleza.

Este agujero negro dispara un chorro de plasma a una velocidad cercana a la de la luz, un chorro llamado relativista, en una escala de seis mil años luz. La tremenda energía necesaria para impulsar este chorro probablemente se origina en la atracción gravitacional del agujero negro, pero aún no se comprende completamente cómo se produce un chorro como este y qué lo mantiene estable a través de la enorme distancia.

M87 atrae materia que gira en un disco en órbitas cada vez más pequeñas hasta que es tragada por el agujero negro. El chorro se lanza desde el centro del disco de acreción que rodea a M87, y los físicos teóricos de la Universidad Goethe, junto con científicos de Europa, Estados Unidos y China, han modelado esta región con gran detalle.

Utilizaron simulaciones de supercomputadoras tridimensionales altamente sofisticadas que utilizan la asombrosa cantidad de un millón de horas de CPU por simulación y tuvieron que resolver simultáneamente las ecuaciones de la relatividad general de Albert Einstein, las ecuaciones de electromagnetismo de James Maxwell y las ecuaciones de dinámica de fluidos de Leonhard Euler.

El resultado fue un modelo en el que los valores calculados para las temperaturas, las densidades de materia y los campos magnéticos se corresponden notablemente bien con lo deducido de las observaciones astronómicas. Sobre esta base, los científicos pudieron rastrear el movimiento complejo de los fotones en el espacio-tiempo curvo de la región más interna del chorro y traducirlo en imágenes de radio. Luego pudieron comparar estas imágenes modeladas por computadora con las observaciones realizadas utilizando numerosos radiotelescopios y satélites durante las últimas tres décadas.