¿Qué estoy viendo?

Qué estás viendo

La imagen de un agujero negro, trazada rayo a rayo por el espacio-tiempo curvo: la sombra oscura, el fino anillo de fotones a su alrededor y un disco de gas brillante curvado por encima. Elige la masa, el espín y el ángulo de vista, y abre Imágenes del EHT para poner las imágenes reales de M87* y Sgr A* del Event Horizon Telescope junto al modelo, a la misma escala.

Controles

En este dispositivo:

Ratón

  • Arrastra la imagen para girar alrededor del agujero; usa la rueda para acercarte o alejarte. Girar, Más cerca, Más lejos y Volver a la vista inicial hacen lo mismo.
  • Haz clic en M87* o Sgr A* para tomar la masa y la distancia de ese agujero; arrastra Masa, Espín y Ángulo de vista.
  • Haz clic en Disco de acreción, Anillo de fotones, Contorno de la sombra, ISCO y Cuadrícula del cielo para mostrar u ocultar cada uno.
  • Haz clic en Imágenes del EHT para comparar. Difuminar a 20 µas iguala la nitidez del telescopio; Masa del artículo devuelve la masa publicada.
  • Haz clic en la insignia junto a un número de los artículos para ver su fuente y su licencia.

Teclado

  • Llega con Tab a Girar, Más cerca, Más lejos o Volver a la vista inicial y pulsa Enter o Espacio para mover la cámara.
  • Llega con Tab a un deslizador; las flechas lo mueven, Inicio y Fin saltan a sus extremos.
  • En las pestañas, las flechas izquierda y derecha cambian entre El agujero negro e Imágenes del EHT.
  • H o ? abre este panel. Esc lo cierra.
Otros dispositivos

Táctil

  • Arrastra la imagen con un dedo para girar; pellizca con dos para acercarte o alejarte.
  • Toca una fuente y desliza Masa, Espín y Ángulo de vista.
  • Toca el botón de una capa para mostrarla u ocultarla.
  • Toca Imágenes del EHT; en el móvil las dos imágenes se apilan, la del EHT arriba.

Gafas y AR

  • Con un visor, Entrar en RV te pone a 10 radios de Schwarzschild del agujero, que ocupa el ángulo que ocuparía de verdad: unos 28°.
  • Apunta al panel con un mando o con la mano. Aprieta el gatillo o pellizca para pulsar.
  • Panel: Más cerca y Más lejos (de 5 a 20 radios de Schwarzschild), Espín e Inclinar arriba o abajo, Disco sí o no, Empezar de nuevo. Muestra el ángulo de la sombra y a qué ritmo va tu reloj.
  • Apunta al suelo y pulsa para teletransportarte; el joystick derecho gira 30° cada vez. Salir de RV está en el panel.
  • La primera sesión abre una breve introducción que enseña estos controles; Controles en el panel la vuelve a abrir.

Glosario

Agujero negro
Una región donde la gravedad es tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, vuelve a salir. Su frontera es el horizonte de sucesos.
Por qué importa Todas las imágenes de aquí son de la luz a su alrededor: el agujero no da ninguna.
GM/c²
La longitud natural de un agujero negro de masa M: 1,5 km para la masa del Sol, 64 UA para M87*. Todas las distancias del modelo se miden en ella, así que una imagen sirve para cualquier masa.
Horizonte de sucesos
La superficie sin retorno, en r₊ = (1 + √(1 − a²)) GM/c²: 2 GM/c² (el radio de Schwarzschild) sin espín, hasta 1 GM/c² con el espín máximo.
Espín a
Lo rápido que gira el agujero, de 0 a casi 1. Un agujero que gira arrastra el espacio consigo, así que las órbitas y la luz de un lado difieren de las del otro.
Por qué importa El EHT y las simulaciones prefieren un espín alto para M87*, cerca de 0,9.
Sombra
La mancha oscura donde la luz llegaría desde la dirección del agujero pero no puede: los rayos que apuntan ahí caen. Sin espín mide 2√27 ≈ 10,4 GM/c² de lado a lado, 2,6 veces el horizonte.
Por qué importa Su tamaño depende casi solo de la masa entre la distancia, así que pesa al agujero.
Anillo de fotones
Luz que dio una o más vueltas al agujero antes de llegarte, amontonada en un anillo fino en el borde de la sombra. La capa Anillo de fotones ilumina la luz del disco que cruzó su plano antes de llegar.
Esfera de fotones
Donde la luz puede orbitar, de forma inestable: 3 GM/c² sin espín. Los rayos que la rozan pueden dar muchas vueltas; vista de lejos su borde es el de la sombra, a √27 GM/c² del centro.
Órbita circular estable más interna (ISCO)
La órbita circular más cercana que se mantiene: 6 GM/c² sin espín, 1 GM/c² con el máximo. El gas que pasa de ahí cae, así que el disco acaba ahí.
Por qué importa Lo hondo que llega el disco fija cuánta energía puede soltar: el 6% de su masa sin espín, hasta el 32% girando rápido.
Disco de acreción
Gas que orbita el agujero en un disco fino y plano, calentado por su propia fricción mientras cae en espiral. El modelo usa el disco de Novikov y Thorne, con la fórmula de Page y Thorne para la luz de cada anillo.
Realce Doppler
El gas que viene hacia ti se ve más brillante y más azul; el que se aleja, más tenue y más rojo. A un tercio de la velocidad de la luz la diferencia es de más de diez veces.
Corrimiento al rojo gravitatorio
La luz que sale de un pozo profundo pierde energía. Junto con el realce fija g, la razón entre la energía de la luz aquí y en el gas; el brillo va como g⁴.
Lente gravitatoria
La gravedad curvando la luz. Cerca del agujero la curva tanto que el lado de atrás del disco se ve por encima de la sombra, y el cielo de detrás se estira en anillos: la capa Cuadrícula del cielo lo muestra.
Ángulo de vista
El ángulo entre tu línea de visión y el eje de giro: a 0° miras el disco desde arriba, a 90° de canto. El chorro de M87* apunta a unos 17° de nosotros.
Microsegundo de arco (µas)
Una millonésima de segundo de arco: lo que mide una rosquilla en la Luna vista desde la Tierra. El anillo de M87* mide 42 µas.
Por qué importa Verlo exigió telescopios repartidos por la Tierra trabajando como una sola antena del tamaño del planeta.
θg
GM/c² visto desde la Tierra: GM/(c²D) como ángulo. El anillo mide unos 11 θg; los artículos dan 3,8 µas para M87* y 4,8 µas para Sgr A*.
Event Horizon Telescope (EHT)
Radiotelescopios de varios continentes que observan juntos a 1,3 mm, combinados por interferometría de muy larga base. Su resolución es de unos 20 µas.
Por qué importa Su campaña de 2017 dio las primeras imágenes de la sombra de un agujero negro: M87* (publicada en 2019) y Sgr A* (2022).
Resolución (haz)
El detalle más pequeño que ve la red, unos 20 µas: las imágenes quedan difuminadas por una mancha de ese tamaño. El círculo en la esquina de cada imagen la muestra.
Diámetro del anillo
El tamaño del anillo de emisión, medido con el radio más brillante alrededor de un centro elegido para que sea igual en todas las direcciones (el método REX del EHT). Difuminar lo mete un poco hacia dentro.
Temperatura de Hawking
La teoría cuántica da a todo agujero negro un brillo tenue a T = ħc³/(8πGMk_B): 6 × 10⁻⁸ K para una masa solar, menos para los más pesados, cero con el espín máximo.
Por qué importa La de M87* es de unos 10⁻¹⁷ K, muy por debajo de los 2,7 K del fondo cósmico: absorbe más de lo que emite.
Espacio-tiempo de Kerr
La solución exacta de las ecuaciones de Einstein para un agujero negro que gira (Roy Kerr, 1963). La imagen traza la luz por él; sin espín es el de Schwarzschild.
Trazado de rayos
Seguir hacia atrás la luz de cada píxel, paso a paso por su camino curvo, hasta que cae, choca con el disco o llega al cielo. La vista web lo hace en la tarjeta gráfica; el visor lee las curvas de una tabla calculada antes.

Toda la ayuda y las preguntas

Arrastra la imagen para girar; usa la rueda o pellizca para acercarte.

Fuente

Fija el tamaño, el ángulo de la sombra desde la Tierra y la temperatura, nunca la forma. M87* pesa 6,5 × 10⁹ M☉.

0 es un agujero de Schwarzschild; cerca de 1 el agujero arrastra el espacio a su alrededor, el disco llega más adentro y la sombra se aplana por un lado.

Grados entre tu línea de visión y el eje de giro: a 0° miras el disco desde arriba, a 90° de canto. El chorro de M87* indica unos 17°.

Mostrar
Radio del horizonte
120 UA
1,87 GM/c²
Sombra vista desde la Tierra (M87*)
39,4 µas
10,31 GM/c²
Temperatura de Hawking
8,8 × 10⁻¹⁸ K
Órbita estable más interna
272 UA
4,23 GM/c²
Distancia de la cámara
30 GM/c²
15,0 radios de Schwarzschild

En unidades de GM/c² la imagen es la misma para cualquier masa: la masa solo la escala.

La sombra

La luz que pasa a menos de √27 ≈ 5,2 GM/c² del centro cae en espiral y no vuelve a salir. La mancha oscura que deja, la sombra, mide 2√27 ≈ 10,4 GM/c² de lado a lado: 2,6 veces el horizonte. El espín la aplasta por un lado, unos pocos por ciento.

El disco

El gas orbita en un disco delgado hasta la órbita estable más interna y brilla por el calor de su propia fricción (Novikov y Thorne). El lado que viene hacia ti se ve más brillante y más azul, el que se aleja más tenue: es el realce Doppler. La gravedad curva la luz del lado de atrás por encima de la sombra y por debajo.

Cómo se hace la imagen

El rayo de luz de cada píxel se sigue hacia atrás por el espacio-tiempo de Kerr, unos cientos de pasos, hasta que cae, llega al disco o sale al cielo. El mismo trazador, en las pruebas, coincide con el contorno de Bardeen a menos del 0,2%.

Créditos

Imágenes del EHT: Event Horizon Telescope Collaboration, First M87 EHT Results I (ApJL 875, L1, 2019, CC BY 3.0) y First Sgr A* EHT Results I (ApJL 930, L12, 2022, CC BY 4.0), figura 3 de cada uno, con los diámetros del anillo, las masas y las distancias de los artículos.

Contorno de la sombra según Bardeen (1973); desviación de la luz en forma cerrada según Darwin (1959); el disco según Novikov y Thorne (1973) y Page y Thorne (1974); la medida del anillo según Chael et al. (2019).