Esto es lo que sabemos de los objetos más fascinantes del cosmos, los agujeros negros, gracias a los premios Nobel de Física de 2020
La Academia de Ciencias sueca ha concedido el Premio Nobel de Física 2020 al británico Roger Penrose, el alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez por sus hallazgos sobre los agujeros negros.
Es una muestra del éxito de la ciencia más intangible, la que es capaz de demostrar que existe un inmenso agujero negro en el centro de nuestra galaxia, o que en su interior están encerradas las singularidades cósmicas que predijo Einstein.
La evidencia de que el monstruo existe
Imagen de Sagitario A * proporcionada por el observatorio Chandra. | Fuente: NASA
La Tierra, los planetas, el Sol, las estrellas de la Vía Láctea, todo, absolutamente todo gira invariablemente en torno a un centro, el ombligo de la galaxia. En ese punto de gas, polvo y estrellas está Sagitario*, un agujero negro supermasivo que distorsiona el espacio-tiempo hasta el punto de que nada, ni la luz, puede escapar de su atracción gravitatoria si se acerca demasiado.
El equipo dirigido por Reinhard Genzel del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, y sus observaciones ofrecieron la evidencia de la existencia de Sagitario*, ese monstruo cósmico, un agujero negro supermasivo, en el centro de la Vía Láctea, nuestra galaxia.
Genzel se basó en la observación de nubes de gas interestelar que nublan el centro de la Vía Láctea. Descubrió que las nubes de gas completan un órbita de 241 millones de kilómetros en solo 45 minutos, al 30% de la velocidad de la luz aproximadamente, algo que solo podía ocurrir si sufrían la alteración de un objeto supermasivo como Sagitario *.
Solo un agujero negro puede ser tan enorme, y aun así caber dentro de una órbita tan diminuta
Genzel lo describió en un artículo titulado Gravity Collaboration, en el European journal Astronomy & Astrophysics.
Los agujeros negros —objetos tan densos que ni siquiera la luz puede escapar de ellos— nacieron en el papel que recogió las ecuaciones de un genio, Albert Einstein. Son consecuencia de la teoría general de la relatividad. Esta teoría dice que la gravedad que experimentan los objetos en el universo es fruto de la deformación de la geometría del espacio y el tiempo. Cuando demasiada materia o energía están concentradas en un lugar, el espacio-tiempo puede alterarse, el tiempo puede lentificarse y la materia puede encogerse y desaparecer engullida por esos pozos cósmicos como Sagitario *. Ese efecto podrá observase gracias a las investigaciones de Adrea Ghez.
Las estrellas que rodean a Sagitario*
Esta simulación muestra las órbitas de las estrellas muy cerca del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea
Todo comenzó con una estrella, SO-2 que brilla en la constelación de Sagitario, ajena, como corresponde a cualquier estrella, a la minuciosa atención de astrónomos que observaban día y noche su devenir alterado, muestra inequívoca de que viaja alrededor de un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.
Durante mucho tiempo, para Andrea Ghez, SO-2 fue su estrella favorita. Ghez estudia 3.000 estrellas que orbitan el agujero negro supermasivo Sagitario A*, nuestro monstruo particular.
S0-2 quedaría destruida por la fuerza de marea de Sagitario A* sólo cuando se encontrara a 16 minutos luz, 70 veces más próxima que en la actualidad
Con el estudio de S0-2, que tarda en completar una órbita 16,2 años, se pudo establecer la masa del agujero negro que anida en el centro de nuestra galaxia: cuatro millones de masas solares.
El equipo de Andrea Ghez de la Universidad de California (Los Ángeles), halló una estrella que quitó a S0-2 el puesto de favorita. Habían descubierto la estrella más próxima a Sagitario A*. S0-102, que gira alrededor del agujero negro cada 11,5 días.
Las estrellas S0-2 y S0-102 dibujan órbitas elípticas alrededor de Sagitario A*, de modo que cada cierto tiempo se hallarán excepcionalmente próximas al agujero negro.
Su movimiento se verá afectado por la intensa curvatura del espacio-tiempo producida por Sagitario A*
En esas circunstancias, será posible comprobar la teoría de la Relatividad General bajo condiciones de gravedad extremas. Su movimiento se verá afectado por la intensa curvatura del espacio-tiempo producida por Sagitario A*.
Aquí puedes escuchar una interesante charla Ted de Andrea Ghez
El hallazgo de Penrose y las naves alienígenas
El físico británico que nos enseñó, junto a Stephen Hawking, mucho de lo que sabemos sobre los agujeros negros, en 1969 sugirió que sería posible generar grandes cantidades de energía colocando un objeto en la «ergosfera» de un agujero negro, la capa más externa de su horizonte de sucesos.
Una vez instalado allí, moviéndose a una velocidad inalcanzable por nuestras máquinas (de ahí que solo fuera posible para bólidos de una civilización alienígena superavanzada), podría «repostar» de un modo muy particular. La mitad de la nave debería estar dentro del agujero negro, y la otra mitad fuera. La mitad que sobresale ganaría energía extraída de la propia rotación del agujero negro.
La razón de que le hayan dado el Nobel a Penrose no es por su teoría sobre los agujeros negros-gasolinera, sino porque demostró que la teoría general de la relatividad conduce a la formación de agujeros negros en cuyo interior se concentran singularidades que cabría definir como monstruosas.
Roger Penrose desarrolló la hipótesis de que los agujeros negros guardan 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.
En principio, toda estrella con suficiente masa, al apagarse, debería colapsar y formar un agujero negro. Las ecuaciones de Einstein predicen que, si el cuerpo tiene suficiente masa, el colapso continuará hasta que la masa de la estrella quede concentrada en un solo punto. Esto formaría puntos singulares, más conocidos como singularidades, donde el espacio-tiempo “se rompe” (la curvatura se hace infinita).
Pero, ¿dónde están en el universo esas singularidades? Aquí es donde entra Penrose.
Roger Penrose formuló la llamada versión débil de la conjetura de la censura cósmica, que sostiene que las singularidades deben estar aisladas del resto del universo en el interior de agujeros negros.
Gracias a que están ahí encerradas, no puede alcanzarnos su radiación ni sus erupciones brutales de materia. De ese modo, el universo y los objetos que contiene puede seguir un camino predecible, sin el sin vivir que provocarían «singularidades desnudas» afectando gravitacionalmente a cada objeto del universo.
En una escena de la película Interstellar, Romilly le dice a Cooper que dentro de Gargantua (el agujero negro) está la singularidad desnuda. Un guiño a la hipótesis de censura cósmica débil de Penrose.
Conocer a Penrose es una tarea recomendada. En 2004 publicó El camino a la realidad: Una guía completa a las leyes del universo, un libro de 1471 páginas que quiere ser una guía general sobre las leyes de la física, y que constituye uno de los mejores libros de divulgación de las últimas décadas.
