Premio Nobel de Física: los agujeros negros, por fin explicados y probados

“Para poder entregar un Nobel de Física -explica la astrónoma tucumana Olga Pintado-, es necesario que las teorías sean probadas. Por eso es compartido. En este caso, Genzel y Ghez probaron que es correcto lo que Penrose predijo hace muchos años”. Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez son los tres flamantes ganadores del premio Nobel de Física, según anunció ayer la Real Academia de Ciencias de Suecia. Mientras que Penrose lo obtuvo por demostrar, ya en 1965, que la formación de agujeros negros es una predicción robusta de la teoría general de la relatividad, Genzel y Ghez fueron reconocidos por observar, entre 1998 y 2010, el agujero negro que gobierna las órbitas de las estrellas en el centro de la Vía Láctea.

Así, el galardón de este año se centra en los agujeros negros, que se encuentran entre los objetos más enigmáticos del Universo. Aunque los primeros científicos en discutir la posibilidad de objetos oscuros con una velocidad de escape mayor que la de la luz fueron el inglés John Michell, en 1783, y el francés Pierre-Simon Laplace, en obras de 1796 y 1799, hasta la década de 1960 las soluciones a las ecuaciones de Albert Einstein que concluían en estrellas oscuras eran consideradas especulaciones puramente ideales. De hecho, en el otoño del 64, mientras enseñaba matemáticas en el Birkbeck College, la pregunta acerca de si los agujeros negros pueden formarse en condiciones reales todavía desconcertaba a Penrose. La respuesta se le aparecería de pronto durante un paseo por Londres.

Trapped surfaces

Las superficies atrapadas cerradas (trapped surfaces) eran la respuesta. Penrose llamó así a la herramienta matemática crucial para describir un agujero negro; de acuerdo con él, una superficie atrapada cerrada obliga a todos sus rayos a apuntar hacia el centro, con independencia de si se curva hacia fuera o hacia dentro. Con este concepto, demostró que una vez que la materia comienza a colapsar y forma un agujero negro, nada puede impedir que cruce el horizonte de sucesos del objeto oscuro en una sola dirección: hacia adentro.

“Un agujero negro es una estrella muy grande que murió: tuvo una explosión de supernova y se compactó tanto que ahora tiene una fuerza de tensión gravitatoria tan grande que ni la luz puede salir de ahí. Lo que Penrose hizo fue explicar cómo se comporta la materia dentro del agujero negro, o sea, por qué alcanza velocidades próximas a la de la luz y entonces ya no tiene el comportamiento propio de la mecánica general”, aclara Pintado.

El corazón de la galaxia

Hace 100 años, Harlow Shapley identificó el centro de la Vía Láctea, en dirección a la constelación de Sagitario. En observaciones posteriores, otros astrónomos encontraron una fuerte fuente de ondas de radio allí y la llamaron Sagitario A*, aunque recién a fines de los 60 quedó bien establecido que todas las estrellas de la galaxia orbitan a su alrededor. Después, desde principios de los 90, los equipos de Genzel, en observatorios astronómicos de Chile, y de Ghez, en el Observatorio Keck, de Hawái, utilizaron telescopios cada vez más sofisticados para estudiar Sagitario A*.

De trabajos publicados por los dos equipos entre 1998 y 2010 surgió un acuerdo excelente en las mediciones. Esto llevó a la conclusión de que Sagitario A* es un agujero negro ubicado en el centro de la Vía Láctea y equivalente a cerca de 4 millones de masas solares, embaladas en una región del tamaño del sistema solar. “Un agujero negro tiene, en principio, una parte de la masa de la estrella que lo originó -expone Pintado-, pero como ese objeto absorbe la masa que tiene lo que hay a su alrededor, cuando está en el centro de una galaxia tiene mucho material para absorber y se convierte en un agujero supermasivo. Nuestra galaxia es un sistema de estrellas que giran alrededor de su centro, y para poder explicar su comportamiento es necesario que haya un agujero supermasivo. Esto es lo que han probado los dos científicos premiados”.

Lo que falta saber

De esta manera, el trabajo pionero de Genzel y Ghez ha abierto el camino para nuevas pruebas precisas de la teoría general de la relatividad y de sus predicciones más extrañas. Quizá estas mediciones también proporcionen pistas para conocimientos teóricos originales, como los que podrían unir los dos pilares de la física, la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica.

El Universo todavía guarda muchos secretos y sorpresas para el ser humano.

Premio compartido: hoy se conocerá el Nobel de Química

La mitad del premio (de aproximadamente 1 millón de euros) recayó en el británico Roger Penrose, de 89 años. La otra mitad del galardón se la repartieron por partes iguales el alemán Reinhard Genzel, de 68 años, y la estadounidense Andrea Ghez, de 55. Los galardonados recibirán el premio en su país de residencia ya que debido a la pandemia de coronavirus no se hará la ceremonia de entrega en diciembre en Estocolmo. Hoy se entregará el Nobel de Química; mañana, el de Literatura, el más esperado junto con el de la Paz, que se conocerá el viernes en Oslo, mientras que el próximo lunes será el turno del premio de Economía.