No todos los días se tiene la oportunidad de presenciar cómo una tecnología cambia nuestra manera de observar el universo. A quienes aún recuerdan con asombro la primera imagen real de un agujero negro, publicada en 2019, les entusiasmará saber que la siguiente etapa está en marcha: ahora queremos ver esos mismos agujeros negros en color. Y no, no se trata de añadir filtros o colorear con programas informáticos. Hablamos de imágenes basadas en observaciones reales, en distintas longitudes de onda, que revelan detalles físicos que hasta ahora estaban ocultos.
El nuevo estudio liderado por la astrofísica Sara Issaoun y su equipo ha demostrado que esta posibilidad ya no es ciencia ficción. Utilizando una técnica innovadora conocida como frequency phase transfer (FPT), han conseguido que los telescopios que forman parte del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) observen el cielo en diferentes bandas de radio al mismo tiempo. La promesa es clara: imágenes multicolores de agujeros negros, más nítidas, más detalladas, más reales.
Qué significa “ver” un agujero negro en color
Para los telescopios ópticos, el color se relaciona directamente con la frecuencia de la luz. Pero en astronomía de radio, el término se usa de forma más técnica: se habla de bandas de frecuencia, es decir, rangos de radiofrecuencia que aportan diferentes tipos de información. Los radiotelescopios no captan colores como los ojos humanos, pero pueden detectar señales en múltiples bandas que, combinadas, generan una imagen más rica.
El problema ha sido siempre técnico. Los telescopios convencionales solo pueden observar una banda de frecuencia a la vez. Para obtener una imagen compuesta, hay que observar el mismo objeto en distintos momentos y luego superponer las imágenes. Esto no funciona bien cuando el objeto cambia rápidamente o cuando su tamaño aparente es muy pequeño, como sucede con los agujeros negros. El más mínimo desfase temporal puede desalinear las observaciones.
Por eso es tan importante este avance: por primera vez se han logrado observaciones simultáneas en dos bandas distintas, de manera estable y precisa. Y eso cambia por completo las reglas del juego.
El truco del telescopio: transferir fases entre frecuencias
La clave de este avance está en la técnica FPT, que permite usar la información de una frecuencia más baja para corregir las distorsiones en una frecuencia más alta. Como explica el propio artículo, “la técnica de transferencia de fase por frecuencia (FPT) está diseñada para aumentar la coherencia y sensibilidad en interferometría de radio utilizando la naturaleza no dispersiva de la troposfera”.
Esto significa que, al observar al mismo tiempo a 86 GHz y a 215 GHz, los astrónomos pueden usar los datos recogidos a 86 GHz (más estables frente a las perturbaciones atmosféricas) para corregir las imágenes más detalladas, pero más vulnerables, a 215 GHz. El resultado es una imagen combinada con mejor nitidez, menos interferencias y mayor coherencia.
El estudio demostró que esta técnica es viable incluso con telescopios físicamente separados, como el IRAM 30m en España y los radiotelescopios JCMT y SMA en Hawái. Aunque existan 160 metros de separación entre ellos, lograron sincronizar sus observaciones lo suficiente como para aplicar con éxito FPT. Este logro sienta las bases para futuras observaciones con una resolución sin precedentes.
Una imagen en progreso: desafíos y resultados
Los autores realizaron observaciones durante enero de 2024 de dos núcleos activos de galaxias: OJ 287 y J0958+6533. Las observaciones simultáneas a dos frecuencias mostraron una fuerte correlación de fases, con un coeficiente de Pearson de 0,68 y 0,81 respectivamente, lo que indica una relación clara entre las señales captadas a 86 y 215 GHz.
Según el estudio, “la transferencia de fases escaladas de 86 a 215 GHz incrementa sistemáticamente la coherencia en todos los intervalos de promediado”. En otras palabras, las imágenes obtenidas son más estables, más nítidas y más útiles para el análisis científico.
Sin embargo, no todo fue perfecto. La separación física entre los telescopios introdujo ciertas variaciones en las fases que no pudieron corregirse del todo. Esto indica que, si en el futuro se utilizan telescopios que compartan el mismo camino óptico (es decir, la misma estructura para observar en ambas frecuencias), la calidad de las imágenes podría mejorar aún más.
Además, la técnica podría tener aplicaciones inmediatas en otros proyectos, como el Next Generation EHT (ngEHT) o el futuro Black Hole Explorer. Ambos se beneficiarán de esta capacidad para observar múltiples bandas a la vez, algo esencial para obtener una visión completa de fenómenos extremos como los agujeros negros.
Más allá del blanco y negro: qué nos aportará el color
¿Por qué es importante ver un agujero negro en color? Más allá del valor visual, cada banda de frecuencia aporta datos distintos. Algunas revelan estructuras de gas caliente, otras permiten seguir el comportamiento del campo magnético, y otras muestran la materia acelerada por la gravedad del agujero negro. Combinarlas en una sola imagen nos da una representación mucho más completa de estos objetos.
Según explicó Brian Koberlein en un artículo divulgativo sobre este estudio, “los astrónomos podrán crear una imagen ‘a color’ al observar el cielo de radio en diferentes bandas de frecuencia”. Esto no solo es útil desde el punto de vista científico, sino que también permite comunicar mejor estos hallazgos al gran público, con imágenes impactantes que no necesitan largas explicaciones para ser comprendidas.
La capacidad de capturar imágenes multibanda simultáneamente también ayuda a estudiar objetos más débiles, que antes quedaban fuera del alcance por la baja coherencia de las observaciones a frecuencias altas. Este avance, por tanto, amplía el número de objetos que podemos estudiar en detalle.
Un futuro de imágenes más nítidas y completas
La demostración realizada por el equipo de Issaoun es solo el primer paso. El siguiente objetivo es aplicar esta técnica con telescopios que compartan la misma óptica para reducir al mínimo las variaciones de fase. Además, se están planeando nuevas observaciones para ampliar la técnica a más frecuencias y usarla con más objetos.
También se exploran variantes, como la llamada “referencia de fase entre frecuencia y fuente”, que permitiría corregir aún más los errores y obtener imágenes alineadas entre distintas observaciones. Todo esto apunta a una nueva generación de imágenes del universo, donde la precisión técnica se combina con el poder de las imágenes para cambiar la forma en que entendemos el cosmos.
Como concluye el estudio, “estas observaciones eliminan una incertidumbre clave asociada a la técnica FPT, demostrando que sigue siendo viable incluso a una longitud de onda de ∼1 mm”. Con esta prueba superada, el camino queda libre para explorar el universo invisible... con mucho más color.
Referencias
- Issaoun, Sara, et al. First Frequency Phase Transfer from the 3 mm to the 1 mm Band on an Earth-sized Baseline. The Astronomical Journal, vol. 169, n.º 4, 2025, p. 229. https://doi.org/10.3847/1538-3881/adbb55.
