Algoritmos y otros métodos definieron la imagen de un agujero negro

Algoritmos y otros métodos definieron la imagen de un agujero negro 

La primera “imagen” de un agujero negro es el resultado de la investigación de un equipo multidisciplinario de científicos. Los investigadores de la colaboración trabajaron en conjunto para obtener una gran cantidad de información. 

Para Oscar Laso Andino, doctor en Física Teórica por la Universidad Autónoma de Madrid y docente de la Universidad de Las Américas, lo que era una curiosidad teórica sobre los agujeros negros dejó de serlo, pues ahora existen propiedades que ya se han medido experimentalmente, “Aunque el agujero negro no se puede medir directamente porque se “traga” toda la información, la radiación que emite la materia que se acumula en los alrededores del agujero si se puede medir.  La radiación emitida viene en todos los tamaños de longitudes de onda: Rayos X, gama, infrarrojos, etc.” 

Un agujero negro es una zona del espacio-tiempo de la cual ningún tipo de información, no puede escapar, ni siquiera la luz. El agujero fotografiado está a una distancia de 50 millones de año luz del planeta Tierra y tiene una masa de 6200 millones de masas solares. Se conoce que existen agujeros negros en el centro de la mayoría de galaxias espirales y se predice teóricamente la existencia de cientos de miles de agujeros negros muy pequeños, conocidos como primordiales, menciona Lasso Andino. 

La imagen del agujero negro, publicada recientemente, es el resultado final de mediciones realizadas los días 5, 6, 10, y 11 de abril del 2017. Henry Carvajal, PhD en Ingeniería Eléctrica en el área de Telecomunicaciones por la Universidad Estadual de Campinas de Brasil y docente de la UDLA, menciona que durante los días de medición se generaron alrededor de 5 petabytes (PB) de información. Esta cantidad de información equivale a un número de canciones en formato mp3 que podría escucharse durante 5 mil años. El correspondiente procesamiento de la información duró aproximadamente 3 años, hasta que finalmente los artículos científicos con los resultados se publicaron el día 10 de abril.  

Una red de ocho telescopios, conforman el denominado Event Horizon Telescope, el cual emplea las bases de una técnica denominada interferometría. Esta técnica, junto con el movimiento de rotación de la Tierra y su sincronización empleando redes de telecomunicaciones y relojes atómicos, permitió emular computacionalmente un telescopio virtual del tamaño necesario para capturar las primeras imágenes de un agujero negro. De manera particular, se captaron ondas electromagnéticas en el espectro visible y de radio. La información se almacenó en discos duros y se trasladaron en avión al Observatorio Haystack del M.I.T., en Massachusetts, y al Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Bonn, Alemania. 

Previo al procesamiento de la información para generar la imagen, los investigadores, comenta Carvajal, realizaron procesos de correlación y compensación en la información recopilada por los distintos telescopios. Posteriormente, técnicas de procesamiento de datos y reconstrucción de imágenes basadas en teoría de probabilidades y procesos estocásticos fueron utilizadas.  Además, se emplearon técnicas de deep learning y machine learning para identificar patrones y generar un aprendizaje automático con la información recopilada.  

Con el análisis de información, el trabajo realizado y aunque quizá no sea utilizado inmediatamente, se abre un horizonte importante para el futuro computacional. Carvajal menciona, por un lado, tenemos un algoritmo listo que maneja 5 petabytes de información y por otro, técnicas que se aplican en otras áreas como en telecomunicaciones. Por ejemplo, la interferometría puede ser utilizada en redes de telecomunicaciones. De manera particular este concepto se utiliza en sistemas con arreglos de antenas como MIMO, que utilizan ondas de radio para transmitir y recibir información en dispositivos inalámbricos. La interferometría es la base para la técnica MIMO Masivo que será usada en redes 5G, en la que se puede mitigar considerablemente la interferencia entre usuarios utilizando cientos de antenas en las estaciones radio base.

• Una búsqueda a futuro es la de agujeros de gusano (agujeros con entrada y salida de información) 
• Estudiar sobre las previsiones del Físico teórico Stephen Hawking sobre la evaporación de los agujeros negros. 
• Por primera vez se tiene el comportamiento de la gravedad en campos extremadamente altos donde algunas Teorías deben re-plantearse y analizarse.  

El equipo detrás de la foto 

Colaboraron profesionales e investigadores de alto nivel fundamentalmente en ciencias de ingeniería: Astrofísicos, matemáticos, ingenieros en telecomunicaciones, nanotecnología, físicos teóricos, etc.