01 · La galaxia anfitriona
M87 (Messier 87, NGC 4486) es una galaxia elíptica gigante del tipo cD/E0-1, situada en el corazón del Cúmulo de Virgo. Catalogada por Charles Messier en 1781, fue clasificada inicialmente como nebulosa hasta que se confirmó su naturaleza extragaláctica en el siglo XX.
A diferencia de las galaxias espirales (Vía Láctea, Andrómeda), las elípticas son sistemas dinámicamente "viejos": su gas casi se agotó hace miles de millones de años, no forman estrellas nuevas significativamente, y su población estelar es predominantemente roja y vieja.
M87 tiene un séquito espectacular: entre 12.000 y 15.000 cúmulos globulares, frente a los apenas 150 de la Vía Láctea. Refleja el origen de la galaxia: probablemente el resultado de múltiples fusiones de galaxias menores a lo largo de su historia.
02 · M87*: el agujero negro supermasivo
En el núcleo de M87 hay un agujero negro supermasivo con una masa de 6.5 × 10⁹ masas solares. Para comparar:
- Sgr A* (Vía Láctea) → 4.15 × 10⁶ M☉ — M87* es 1.560 veces más masivo.
- Pero la Vía Láctea está 2.000 veces más cerca → ambos tienen tamaño angular similar visto desde Tierra (~50 microsegundos de arco).
El radio de Schwarzschild (radio del horizonte de sucesos para un agujero negro no rotante) es ~1.9 × 10¹⁰ km — más grande que la órbita de Plutón. Si M87* estuviera donde está el Sol, su horizonte de sucesos engulliría todo el sistema solar y se extendería hasta 0.0013 UA del centro.
03 · La imagen del Event Horizon Telescope
El Event Horizon Telescope (EHT) es una red mundial de radiotelescopios que opera como interferómetro de muy larga base (VLBI) a 1.3 mm de longitud de onda. La separación entre estaciones (Hawái, Arizona, México, Chile, Antártida, España) crea un "telescopio virtual" del tamaño de la Tierra con resolución suficiente para resolver objetos del tamaño aparente de M87*.
La campaña de observación ocurrió en abril de 2017. Los datos requirieron 2 años de procesamiento (la combinación de los datos de 8 telescopios distribuidos generó decenas de petabytes). El resultado se publicó en abril de 2019: la primera imagen directa de un agujero negro.
Lo que muestra la imagen:
- Anillo brillante — emisión de plasma sobrecalentado en el disco de acreción justo fuera del horizonte.
- Sombra central — región oscura cuyo radio aparente (≈ 2.6 r_s) es predicho por la relatividad general.
- Asimetría de brillo — efecto Doppler relativista del gas en rotación.
El experimento confirmó que la relatividad general funciona en el régimen de gravedad extrema, con tolerancias del 10%.
04 · El chorro relativista
M87 es uno de los AGN (núcleos galácticos activos) más estudiados por su chorro relativista visible desde óptico hasta rayos X. El chorro se observa por primera vez en 1918 (Heber Curtis) como una "extraña línea recta saliendo del núcleo" en placas fotográficas del Lick Observatory.
Características:
- Longitud aparente: 5.000 años-luz.
- Velocidad real: ~0.99c (aparente superlumínica por proyección angular).
- Composición: plasma de electrones y positrones magnetizado.
- Mecanismo: probable extracción de energía rotacional del agujero negro vía proceso de Blandford-Znajek (1977).
El chorro es monolateral observable: el contrachorro existe pero queda muy debilitado por efecto Doppler relativista al alejarse de nosotros.
05 · Acreción y luminosidad
La luminosidad bolométrica de M87* es ~10⁴² erg/s — equivalente a 10¹¹ luminosidades solares — pero esto es solo el 0.001% de la luminosidad de Eddington (el límite teórico para un agujero negro de esa masa).
M87* es por tanto un acretor débil: consume materia a un ritmo bajo en relación a su capacidad. La mayor parte de su crecimiento histórico ocurrió en épocas anteriores, durante fases de cuásar.
06 · Sgr A* vs M87*: comparación
| Propiedad | Sgr A* (Vía Láctea) | M87* |
|---|---|---|
| Masa | 4.15 × 10⁶ M☉ | 6.5 × 10⁹ M☉ |
| Distancia | 26.700 a.l. | 53.5 Mly |
| Tamaño aparente | 52 µas | 42 µas |
| Variabilidad temporal | Minutos | Días |
| Estado | Casi quiescente | AGN activo con chorro |
| Imagen EHT | 2022 | 2019 |
Aunque tienen tamaños angulares similares, sus contextos físicos son muy diferentes. Sgr A* está dormido; M87* es un motor activo de su galaxia.
07 · Observación amateur
M87 está al alcance de telescopios modestos. Forma parte del Cúmulo de Virgo, una región del cielo extraordinariamente rica en galaxias visible en primavera (marzo-mayo) en el hemisferio norte.
Con un telescopio de 100-150 mm bajo cielo oscuro:
- Se ve como una mancha redonda y difusa, brillante en el centro (mag +8.6).
- En cielos urbanos puede ser muy débil — necesita filtros y bastante apertura.
- Está acompañada visualmente por M84, M86, M88 y muchas otras galaxias del cúmulo. Una "redada" del Cúmulo de Virgo en una noche es un clásico del observador deep-sky.
El chorro de M87 es invisible para telescopios amateur — requiere apertura grande y tiempo de exposición largo en condiciones excepcionales. Solo telescopios profesionales lo resuelven.
Cuando observas M87 a través del ocular, los fotones que llegan a tu retina salieron de allí cuando los dinosaurios todavía dominaban la Tierra y se extinguirían en otros 13 millones de años.
¿Por qué M87* fue el primero fotografiado y no Sgr A*?
Aunque Sgr A* está mucho más cerca (26.700 a.l. vs 53.5 millones), M87* es ~1.500 veces más masivo. Vistos desde la Tierra, sus tamaños angulares aparentes son comparables. Pero Sgr A* es más variable en escalas de minutos por su menor tamaño físico, lo que dificulta combinar las observaciones. M87* varía en escalas de días, mucho más fácil de cartografiar. La imagen de Sgr A* publicada en mayo 2022 requirió desarrollar nuevas técnicas de promediado.
¿Qué es exactamente lo que muestra la imagen del EHT?
La imagen no muestra el horizonte de sucesos directamente, sino la «sombra» del agujero negro: la región oscura central proyectada por el espacio-tiempo curvado, rodeada de un anillo de plasma sobrecalentado que orbita justo fuera del horizonte. El radio aparente de la sombra es ~2.6 veces el radio de Schwarzschild, una predicción específica de la relatividad general que se confirmó con esta observación.
¿Cómo de grande es el chorro de M87?
El chorro se extiende al menos 5.000 años-luz desde el núcleo y es visible en óptico, radio y rayos X. Su velocidad aparente parece superior a la de la luz por un efecto de proyección — el chorro real va a 0.99c casi directo hacia nosotros, lo que comprime el tiempo de emisión y produce velocidades aparentes superlumínicas. Los modelos lo conectan con el momento angular del agujero negro vía el mecanismo de Blandford-Znajek.
- First M87 Event Horizon Telescope Results · Astrophysical Journal Letters · 2019 · DOI: 10.3847/2041-8213/ab0ec7
- Mass of M87* from gas dynamics · Walsh et al., ApJ · 2013 · DOI: 10.1088/0004-637X/770/2/86
- M87 jet structure and dynamics · Asada & Nakamura, ApJL · 2012 · DOI: 10.1088/2041-8205/745/2/L28