La Real Academia Sueca de las Ciencias ha otorgado el Premio Nobel de Física 2020 al británico Roger Penrose por descubrir que la formación de un agujero negro es una predicción sólida de la teoría general de la relatividad y al alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez, cuarta mujer en obtener este galardón, por encontrar un objeto supermasivo de este tipo en el centro de nuestra galaxia.
Redacción SdE / Agencia SINC / Nobel Prize
El Premio Nobel de Física de este año está relacionado con “los secretos más oscuros del universo”.
La Real Academia de las Ciencias de Suecia anunció este martes que los merecedores del galardón son el británico Roger Penrose, el alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez por sus hallazgos sobre los agujeros negros.
A Penrose le corresponde la mitad del premio por el hallazgo de que la formación de agujeros negros es una consecuencia directa de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein.
La otra mitad del galardón es compartida por Genzel y Ghez “por el descubrimiento de un objeto supermasivo en el centro de nuestra galaxia”, la Vía Láctea.
“La historia de los agujeros negros se remonta a finales del siglo XVIII. Luego, a través de la teoría de la relatividad de Einstein, tuvimos las herramientas para describir estos objetos de verdad”, dijo Ulf Danielsson, miembro del Comité Nobel.
Pero las matemáticas de estos objetos eran increíblemente complicadas de entender, y muchos investigadores creían que no eran más que artefactos matemáticos que existían solo en papel. Los investigadores tardaron varias décadas en darse cuenta de que podían existir en el mundo real.
De hecho, ni siquiera Einstein pensaba que los agujeros negros podrían existir realmente.
Sin embargo, 10 años después de la muerte de Einstein, el teórico británico Roger Penrose demostró que su existencia y describió sus propiedades.
“Eso es lo que hizo Roger Penrose”, agregó Danielsson. “Entendió las matemáticas, introdujo nuevas herramientas y luego pudo demostrar que se trata de un proceso que naturalmente se puede esperar que suceda: que una estrella colapse y se convierte en un agujero negro”.
Penrose “sentó las bases teóricas para decir: estos objetos existen. Puedes esperar encontrarlos si sales a buscarlos”.
Usando como guía las órbitas de las estrellas, Genzel y Ghez llegaron a la evidencia más convincente hasta el momento de la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea.
Desmenuzando el Nobel
Así que los tres galardonados comparten el premio por sus descubrimientos sobre uno de los fenómenos más exóticos del universo: el agujero negro.
Roger Penrose demostró que la teoría general de la relatividad conduce a la formación de este tipo de objeto, y Genzel y Ghez encontraron que uno invisible y extremadamente pesado gobierna las órbitas de las estrellas en el centro de la Vía Láctea. Un agujero negro supermasivo es la única explicación conocida actualmente.
Roger Penrose (Colchester-Reino Unido, 1931) utilizó ingeniosos métodos matemáticos para confirmar que estos objetos son una consecuencia directa de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein. El mismo Einstein no creía que los agujeros negros realmente existieran, esos monstruos superpesados que capturan todo lo que entra en ellos. Nada puede escapar, ni siquiera la luz.
En enero de 1965, diez años después de la muerte de Einstein, Penrose demostró que los agujeros negros realmente se pueden formar y los describió en detalle. En su interior, los agujeros negros esconden una singularidad en la que cesan todas las leyes conocidas de la naturaleza. Su artículo innovador todavía se considera la contribución más importante a la teoría general de la relatividad desde Einstein.
Un agujero en nuestra galaxia
Por su parte, Reinhard Genzel (Bad Homburg-Alemania, 1952) y Andrea Ghez (Nueva York-EE UU, 1965) lideran cada uno un grupo de astrónomos que, desde principios de la década de 1990, se ha centrado en una región llamada Sagitario A* en el centro de nuestra galaxia. Las órbitas de las estrellas más brillantes y cercanas a ese núcleo de la Vía Láctea se han cartografiado con una precisión cada vez mayor.
Las mediciones de estos dos grupos concuerdan, y ambos encontraron un objeto invisible extremadamente pesado que tira del revoltijo de estrellas, haciéndolas correr a velocidades vertiginosas. Aunque ‘pesa’ alrededor de cuatro millones de masas solares, ocupa una región no mayor que nuestro sistema solar.
Usando los telescopios más grandes del mundo, Genzel y Ghez desarrollaron métodos para ver a través de las enormes nubes de gas y polvo interestelar hasta el centro de la Vía Láctea. Extendiendo los límites de la tecnología, perfeccionaron nuevas técnicas para compensar las distorsiones causadas por la atmósfera terrestre, construyeron instrumentos únicos y se comprometieron con una investigación a largo plazo.
En conjunto, su trabajo pionero ha proporcionado la evidencia más convincente hasta la fecha de que en el centro de nuestra galaxia hay un agujero negro supermasivo.
“Los descubrimientos de los galardonados de este año han abierto nuevos caminos en el estudio de objetos compactos y supermasivos”, ha destacado por su parte David Haviland, presidente del Comité Nobel de Física.
“Pero estos objetos exóticos todavía plantean muchas preguntas que requieren respuestas y una investigación futura —concluye—. Y no solo preguntas sobre su estructura interna, sino también sobre cómo probar nuestra teoría de la gravedad en las condiciones extremas del entorno más próximo al agujero negro”.
Por cierto, y no menos importante: Ghez es la cuarta mujer que consigue el Nobel de Física (tras Marie Curie en 1903, Maria Goeppert-Mayer en 1963 y Donna Strickland en 2018). Entre sus primeras declaraciones, ha dicho: “Espero poder inspirar a otras mujeres jóvenes en un campo como este, que tiene muchos placeres, y si te apasiona la ciencia, queda mucho por hacer”.
Cómo se forma un agujero negro
Cuando una estrella masiva colapsa por su propia gravedad, forma un agujero negro que es tan pesado que captura todo lo que pasa por su horizonte de sucesos. Ni siquiera la luz puede escapar. En el horizonte de sucesos, el tiempo reemplaza al espacio y apunta solo hacia adelante. El flujo del tiempo lleva todo hacia una singularidad más lejos dentro del agujero negro, donde la densidad es infinita y el tiempo termina.
El cono de luz muestra las trayectorias de los rayos de luz hacia adelante y hacia atrás en el tiempo. Cuando la materia colapsa y forma un agujero negro, los conos de luz que cruzan el horizonte de sucesos del agujero negro se volverán hacia adentro, hacia la singularidad. Un observador externo nunca verá realmente que los rayos de luz alcancen el horizonte de sucesos, simplemente lo empujan. Nadie puede ver más adentro.
Estrellas que delatan el agujero negro de nuestra galaxia
Las órbitas de las estrellas son la evidencia más convincente hasta ahora de que un agujero negro supermasivo se esconde en Sagitario A *, una fuente de radio muy compacta y brillante en el centro de la Vía Láctea. Se estima que este agujero negro pesa alrededor de 4 millones de masas solares, comprimidas en una región no más grande que nuestro sistema solar.
Fuente: Nobel Prize / Agencia SINC.
