Un algoritmo convierte los datos de observación de un agujero negro en un vídeo dinámico

Madrid, 26 ago (EFE).- Un equipo de científicos ha desarrollado un algoritmo que convierte la observación de un objeto astronómico en un vídeo de imágenes, una herramienta que será esencial para estudiar los fenómenos más dinámicos del universo, como los agujeros negros o los chorros de plasma de sus proximidades.

El algoritmo, diseñado por científicos del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), en colaboración con el Instituto Tecnológico de California (Caltech, Estados Unidos) y la Universidad de Toronto (Canada), se ha probado con el chorro de plasma del blázar 3C 345, que está en la constelación de Hércules.

El vídeo, publicado este miércoles en la revista Nature, es un análisis detallado, píxel a píxel, de la evolución del chorro de plasma que se ha realizado a partir de 116 observaciones hechas entre 1995 y 2022 con el Very Long Baseline Array (VLBA), una red de diez radiotelescopios distribuidos por Estados Unidos.

Esta red trabaja mediante interferometría de muy larga base (VLBI), una técnica que al combinar las observaciones de antenas repartidas por todo el planeta, consigue captar imágenes de objetos muy lejanos o pequeños.

"Kine" -como se ha bautizado el algoritmo- supone un salto cualitativo muy importante porque a partir de los datos de las observaciones "permite hacer una película que ayuda a estudiar cómo evolucionan y cambian en el tiempo los objetos dinámicos", ha explicado a EFE el profesor de investigación del IAA-CSIC y coautor del estudio, José Luis Gómez.

"Es como cuando tienes un móvil y eliges hacer una fotografía o un vídeo", explica. En lugar de usar solo los datos correspondientes al momento de un fotograma, Kine utiliza los datos de una o varias observaciones y los combina en el tiempo, y esa información adicional permite estudiar cómo evoluciona o cambia un objeto en el tiempo de observación.

La técnica, de hecho, se diseñó para estudiar el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia, Sagitario A*, un objeto muy dinámico cuya estructura cambia con mucha rapidez.

"Hasta ahora, para estudiar agujeros negros, los observábamos y grabábamos durante aproximadamente ocho horas para que tuviera suficiente luz para hacer una imagen pero en ese tiempo un agujero negro cambia muchísimo, necesitábamos una herramienta que captase esos cambios", explica el investigador.

Sagitario A* cambia "cada diez minutos. En ese tiempo, la luz da una vuelta alrededor del agujero negro y la imagen cambia", por tanto, hacer una fotografía de ocho horas era inviable.

Para salvar este impedimento, Kine se ha desarrollado con redes neuronales, lo que permite hacer una imagen cada diez minutos y obtener una película del objeto estudiado usando los datos de ocho horas: "Son imágenes sucesivas que tienen en cuenta lo que sucede en las ocho horas y que analizan cómo cambia en el tiempo y eso es lo que permite obtener un vídeo del agujero negro en movimiento", apunta.

Por ahora, el algoritmo se ha probado con el chorro del blázar 3C 345, que evoluciona a lo largo de décadas y, por tanto, representa el caso opuesto a Sagitario A*, lo que demuestra que el método funciona en ambos extremos.

"A partir de la reconstrucción en vídeo obtenemos, con gran detalle, un chorro altamente variable en el que podemos seguir el movimiento del plasma punto a punto, y una estructura del campo de polarización que se mantiene a lo largo de casi tres décadas", explica Marianna Foschi, investigadora posdoctoral en el Instituto Tecnológico de California (Caltech).

Esta investigación, de hecho, constituye el núcleo de su tesis doctoral, desarrollada durante su estancia en el IAA y dirigida por José Luis Gómez.

"La continuidad y la alta resolución de nuestro vídeo nos han permitido obtener, por primera vez, un mapa completo de la velocidad y la dirección del movimiento del plasma en las distintas zonas del chorro. Hasta ahora, los estudios sólo podían medir cómo se desplazaban algunas estructuras grandes dentro del chorro", añade Antonio Fuentes, investigador posdoctoral en el IAA y colíder del trabajo junto a Foschi y a Brandon Zhao, de Caltech.

El siguiente objetivo del equipo es probarlo en Sagitario A* para comprender mejor cómo se comportan los agujeros negros y los procesos físicos que tienen lugar en ellos. EFE

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