Iván Martí-Vidal: “Si Einstein aixequés el cap, potser tornaria a morir-se del gust”

Al cor de la Via Làctia, la nostra galàxia, batega un forat negre supermassiu, Sagitari A*. Ja no ho discuteix ningú. L’EHT, el Telescopi d’Horitzó d’Esdeveniments, ha aconseguit de fotografiar-lo. “Quan veig les imatges que l’EHT ha obtingut d’aquests forats negres sento més aviat vertigen. Al cap i a la fi, en aquestes regions hi ha una superfície que separa causalment el nostre univers del que s’amaga al seu interior…”. Així descriu Iván Martí-Vidal el significat de veure la cara a l’objecte més extravagant del cosmos, un forat negre supermassiu.

Investigador de la Universitat de València, Martí-Vidal forma part de l’equip científic que ha obtingut la imatge. L’entrevistem en un dia de festa grossa per a l’astrofísica mundial.

—L’observació de Sagitari A* és l’objectiu fonamental del Telescopi Horitzó d’Esdeveniments?
—El Telescopi d’Horitzó d’Esdeveniments va néixer amb l’objectiu central que apareix en el seu mateix nom: obtenir imatges de forats negres a les escales dels seus horitzons d’esdeveniments (que són aquestes superfícies singulars on el forat es “desconnecta” del nostre univers). De moment, només coneixem dos forats negres dels quals l’EHT pot obtenir imatges a aquestes escales: el que habita al cor de la galàxia M87 (a poc més de cinquanta milions d’anys llum) i el que es troba al centre de la nostra pròpia galàxia (a uns vint-i-set mil anys llum de nosaltres), que anomenem Sagitari A* (o, abreujant, SgrA*).

L’abril del 2019, l’EHT va fer pública la imatge del forat negre de l’M87, per la qual cosa el gran objectiu que encara ens quedava per complir era obtenir la imatge de SgrA*. Ara, per fi, i després de molts anys de feina, ho hem aconseguit.

A més d’aquests dos grans objectius (les imatges de l’M87* i de SgrA*), l’EHT també ens permet d’estudiar molts altres forats negres, encara que en aquests casos estem limitats a observar-los a escales força més grans. En aquests altres forats negres podem observar les regions on es produeixen uns fenòmens misteriosos anomenats “dolls relativistes”, molt característics dels forats negres supermassius. L’EHT ens ajuda a comprendre millor per què es produeixen aquests dolls. Bàsicament, gràcies a l’EHT, anem aprenent molt sobre com es comporta la natura en aquestes regions tan extremes de l’espai i el temps.

—Quina és la vostra participació en l’EHT?
—Vaig unir-m’hi el 2014, any en què podríem dir que va néixer l’EHT en la seva versió moderna. Originalment, la meva feina havia de centrar-se en el desenvolupament de tots els algoritmes necessaris que permetessin al telescopi mil·limètric ALMA (el més sensible del món) d’unir-se a la xarxa EHT. Tot i que ALMA és un element essencial per a l’EHT, hi havia problemes fonamentals per a unir-lo als altres elements de la xarxa; problemes lligats al propi disseny dels telescopis i que, durant un temps, van arribar fins i tot a considerar insalvables, dins un pressupost i temps raonables. Va ser el meu algorisme “polconvert”, que va permetre de combinar sense més problema les dades d’ALMA amb les de la resta de l’EHT. D’ençà que vaig inventar aquest algorisme, altres xarxes VLBI (sigles en anglès d’Interferometria de Molt Llarga Línia de Base, és a dir, observacions des de diversos radiotelescopis ubicats a diferents parts de la Terra) han començat a fer-lo servir per resoldre problemes similars al d’ALMA-EHT, amb resultats excel·lents. La veritat és que estic molt orgullós d’aquesta bateria d’algorismes “polconvert”.

He estat coordinador del grup de polarimetria que, dins de l’EHT, va ser el responsable de la publicació de la imatge polaritzada de l’M87*. A més, a les observacions de SgrA* també he proporcionat nous algorismes que han permès de tenir en compte, amb una precisió sense precedents, els canvis ràpids de brillantor de SgrA* i com afecten les observacions de l’EHT relacionades amb el telescopi ALMA. Aquesta aportació ha estat especialment interessant, de cara a millorar la qualitat i la robustesa dels resultats que acabem de publicar.

—Quan es va fotografiar SgrA*?
—La imatge que acabem de publicar de SgrA* correspon a les observacions que vam fer el 2017, justament les mateixes nits que l’EHT va observar l’M87* i altres forats negres. Així doncs, encara que les dades per a l’M87* i SgrA* van ser obtingudes en la mateixa “sessió” d’observació, ens ha costat tres anys més obtenir la imatge de SgrA*. El cost computacional i la complexitat dels algorismes necessaris per a aconseguir això han estat brutals.

—Crèieu que no era possible tenir una imatge directa del forat negre del centre de la nostra galàxia? Heu trobat un altre camí?
—La tècnica que utilitza l’EHT no obté imatges directes de les fonts que observa. El que fem a l’EHT és semblant al funcionament de les ressonàncies magnètiques o les tomografies assistides per ordinador que es fan als hospitals. Aquests dispositius tampoc no prenen imatges directes de les nostres entranyes, sinó que mesuren porcions de quantitats relacionades i, amb tècniques d’anàlisi, les converteixen en imatges.

Sobre això, l’EHT és com un tomògraf, però en lloc d’observar un cor o un pulmó, observa forats negres, i fa servir la rotació de la Terra com a motor de l’escàner. Aleshores combinem els senyals que arriben a diversos radiotelescopis (distribuïts pel planeta), de manera que, en un ordinador, som capaços de fer servir aquestes dades per reconstruir imatges, simulant un únic telescopi de mida similar a tota la Terra.

Aquesta és l’estratègia que hem seguit per a obtenir les imatges, tant de l’M87* com de SgrA*. El problema amb SgrA* és que els seus canvis ràpids de brillantor i la seva velocitat dinàmica (comparada amb la de l’M87*) compliquen moltíssim els algorismes de reconstrucció d’imatges. Aquesta és la raó per la qual hem endarrerit tant de temps la publicació d’aquesta imatge.

—Quan es va aconseguir aquella imatge de Messier 87, Heino Falcke, de la Universitat de Radboud a Nijmegen, va descriure així el que va sentir quan van donar-li forma: “És com mirar a les portes de l’infern”. Com ho descriuríeu?
—Tinc una gran estima pel professor Falcke, però la meva visió és molt diferent de la seva en molts aspectes. Per començar, sóc ateu, i la meva interpretació particular de les meravelles de l’astronomia no està esbiaixada (o no pretén estar-ho) per cap misticisme antropomòrfic o antropocèntric, com sí que sembla que ho està la visió de Falcke.

Quan veig les imatges que l’EHT ha obtingut d’aquests forats negres, més aviat sento vertigen. Al cap i a la fi, en aquestes regions hi ha una superfície que separa causalment el nostre univers del que s’amaga al seu interior; una superfície on el temps és congelat d’ençà del passat còsmic remot; una superfície on el temps i l’espai, de fet, es barregen; es confonen de maneres que els nostres pobres cervells no estan preparats per a imaginar en tota la seva magnitud, encara que sí que les comprenguem en forma d’equacions, gràcies a la formulació de la relativitat general.

—Podríeu descriure què veiem a la imatge de Sagitari A*?
—La imatge de SgrA* mostra un anell de llum, que correspon a l’existència d’una “fotonesfera”. En aquesta regió, la gravetat produïda pel forat negre és tan forta que els raigs de llum que es troben es veuen obligats a orbitar al seu voltant. Imagineu-vos: òrbites fetes de raigs de llum!

La mida d’aquest anell fotonesfèric és, a més, just el que prediu la teoria de la relativitat general, si fem servir la massa de SgrA* que va ser ajustada a partir de les òrbites d’estrelles properes (un estudi que els va valer a Andrea Ghez i Reinhard Genzel el premi Nobel de física de 2020, compartit amb Roger Penrose). Això confirma, per enèsima vegada, que la Relativitat d’Einstein funciona amb una finor tremenda. Els forats negres de M87* i SgrA*, tot i tenir masses molt diferents (el primer és mil cinc-centes vegades més massiu que el segon), obeeixen a la relativitat general amb precisió i exactitud. Avui, Einstein ha marcat un altre gol.

—Quants anys heu estat processant les dades que us han dut a la fotografia de SgrA*?
—Hi treballem d’ençà de l’abril del 2017, quan es van fer les observacions. Tot i que, per ser justos, l’aventura comença molt abans. A la dècada dels noranta del segle passat, quan començava a desenvolupar-se seriosament la tecnologia d’interferometria astronòmica mil·limètrica, les llavors del que acabaria essent l’EHT anaven germinant. Les observacions pioneres de SgrA* amb xarxes VLBI (com la de l’EHT, però amb menys resolució i molta menys sensibilitat) són d’aquella dècada. M’hauria encantat ser-hi, fent aquelles primeres observacions que marcarien el principi d’aquest meravellós projecte!

—Quina sensació deixa, investigar forats negres? Si Einstein aixequés el cap…
—Si Einstein aixequés el cap, potser tornaria a morir-se del gust quan li expliquessin que, ni més ni menys que a principi del segle XXI, la tecnologia humana ja ha avançat prou per a permetre la detecció d’ones gravitacionals i l’obtenció d’imatges de forats negres.

Einstein mateix va arribar a plantejar que els forats negres no haurien d’existir a l’univers (serien, per tant, una mera curiositat matemàtica de les seves equacions). També va aventurar que la humanitat no podria arribar a detectar mai les ones gravitacionals que la seva teoria predia, atès el senyal ínfim que aquestes ones imprimeixen als detectors. No obstant això, com hem vist, els humans hem aconseguit totes dues coses en un temps rècord: bàsicament, poc més d’un segle després de la plasmació per primera vegada per part d’Einstein de les seves equacions en una afortunada pissarra.

Parlant dels “grans”, una cosa que m’entristeix molt és que el professor Stephen Hawking no hagi pogut viure prou per a veure la imatge de l’M87* que vam publicar el 2019. No puc imaginar què hauria sentit Hawking si hagués mirat “cara a cara” aquest forat negre. No crec que la paraula “vertigen” ho hagués descrit ni de bon tros. M’hauria encantat ser partícip, com a membre de l’EHT, d’aquell regal i tribut a la vida del professor Hawking. Però no va poder ser.

—És cert que SgrA* es troba en estat de “letargia” i que no disposa de la capacitat dels altres, els actius, per a convertir la matèria en energia?
—L’activitat d’un forat negre s’entén com la seva capacitat per a atraure matèria a un ritme molt alt i produir (eventualment) “raigs relativistes” molt energètics, fets d’una part d’aquesta matèria que, en lloc de ser engolida, és expel·lida a unes velocitats molt properes a les de la llum.

Els forats negres més “actius” solen ser també els més llunyans. En astronomia, mirar més lluny és sinònim de mirar cap al passat (ja que la llum es propaga a una velocitat finita), per la qual cosa una conclusió força lògica és que els forats negres supermassius que habiten al centre de les galàxies van ser (molt) més actius en el passat remot i, amb el temps, s’han anat “apagant”. Hi ha excepcions, però són molt poques.

El nostre centre galàctic fa temps que està “desactivat”, en el sentit que el ritme al qual engoleix matèria és baixíssim, i no produeix tampoc cap “raig relativista” que sigui prou intens per a detectar-ho bé des de la Terra. A més, és un forat negre poc massiu (la seva massa equival “només” a la d’uns quatre milions de sols), cosa que no li dóna tant de poder per a atrapar i engolir al mateix ritme que els seus germans grans.

—Per què SgrA* no és tan lluminós com hauria de ser, tenint en compte la quantitat de gas disponible al seu entorn?
—SgrA* no disposa de tant de gas i pols per a tenir una alta activitat. Bàsicament, la poca cosa que pot engolir li proporciona un petit disc de creixement i poc més que els vents de les estrelles properes (totes les estrelles van perdent massa, en forma de vent, a mesura que envelleixen). A més de tenir tan poc material per a menjar, SgrA* també és molt menys eficient atraient aquest material. La seva eficiència és milers de vegades menor que la de l’M87*, l’altre forat negre “fotografiat” amb l’EHT. Totes aquestes circumstàncies juntes fan de SgrA* un forat negre relativament tranquil i apagat. De fet, si fos en una altra galàxia propera (en lloc de tenir-lo “al costat”), seria tan feble que no el detectaríem.

—A què es deuen les fulguracions que es detecten, aquesta mena d’estrelles fugaces que hi ha al seu voltant?
—Encara no sabem els detalls que hi ha darrere de la física d’aquestes fulguracions infraroges i de raigs X a SgrA*. Una possibilitat força plausible és que estiguin relacionades amb pujades molt localitzades de l’activitat magnètica al disc de creixement (cosa que anomenaríem “reconnexions magnètiques”), que escalfen molt el material que hi ha en aquesta regió. A més, de tant en tant, SgrA* es troba amb un petit festí (algun conglomerat desafortunat de gas i pols que s’acosta massa al forat negre i acaba essent engolit). Quan passa això, el material en caiguda cap al forat negre s’escalfa i també pot emetre una forta radiació.

—El satèl·lit Integral (ESA) va descobrir que, fa tres-cents cinquanta anys, SgrA* havia experimentat una etapa d’activitat que devia durar una dècada i que va augmentar la seva emissió gairebé un milió de vegades, i va inundar d’energia en raigs gamma l’espai circumdant. Heu apreciat un augment de l’activitat del forat negre?
—L’emissió de SgrA*, qualitativament, no ha canviat gaire durant les darreres dècades. Sí que hi ha hagut alguns episodis remarcables, però pocs i no gaire intensos. Podem dir que, estatísticament parlant, SgrA* es troba en una etapa tranquil·la.

—Fins ara, s’ha aconseguit informació sobre les estrelles que l’orbiten, és cert que arriben a cinc mil quilòmetres per segon?
—Sí. De fet, les estrelles que descriuen aquestes òrbites arriben a acostar-se força (perillosament, diria jo) a SgrA*. Em sembla recordar que l’acostament màxim és, ni més ni menys, que a unes disset hores-llum.

No obstant això, aquestes disset hores-llum no són res, comparat amb els poc més de tres minuts-llum de grandària de la imatge de l’EHT. Gràcies a la imatge que acabem de publicar, hem pogut “confinar” la massa de SgrA* (equivalent a uns quatre milions de sols) a un volum tan petit que l’única explicació plausible que queda per a aquest astre és la d’un forat negre.

—La darrera pregunta és personal: us agradaria viure mil anys més? Ho sabrem tot de l’univers, aleshores?
—Quan penso en la possibilitat de viure tant de temps, no puc evitar de recordar-me de la pel·lícula dels Immortals, amb aquella fabulosa banda sonora de Freddie Mercury. Poder presenciar el progrés de la humanitat i ser testimoni dels descobriments fascinants que ens esperen és molt temptador, però no m’agradaria experimentar aquesta aventura havent sobreviscut a incomptables generacions dels meus éssers estimats. Sóc científic, i em fascina l’avenç del coneixement, però hi ha preus que no estaria disposat a pagar per ser testimoni d’aquest avenç durant els segles vinents.

Sobre si ho sabrem tot de l’univers, més aviat en dubto. No perquè em falti confiança en la capacitat humana, sinó perquè la metodologia científica és incompatible amb aquesta idea de “saber-ho tot”. És possible que, algun dia, tinguem a les nostres mans alguna cosa a la qual puguem anomenar “teoria del tot”, però no podrem estar mai completament segurs que aquesta teoria descriu tots i cadascun dels fenòmens naturals. I encara que fos així, sempre hi hauria fenòmens a l’univers que (encara que poguessin ser predits per aquesta teoria) no haurien estat plantejats ni considerats, i esperarien a ser descoberts.

La meva visió personal (i una mica optimista) de l’avenç científic per als segles vinents és que la nostra tecnologia ens permetrà de resoldre els grans desafiaments a què ara s’enfronta la nostra civilització; i ens permetrà d’enfrontar-nos, a més, a noves preguntes que ara com ara ni tan sols podem formular.

Aquesta entrevista ha estat publicada originalment a The Conversation.