Esta combinación de fotos de 2020 y 2015 muestra, desde la izquierda, Reinhard Genzel, astrofísico del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre; Andrea Ghez, profesor de física y astronomía en UCLA, y Roger Penrose, de la Universidad de Oxford. El martes, 6 de octubre 2020, compartieron el Premio Nobel de Física por mejorar nuestra comprensión de los agujeros negros. (Matthias Balk / dpa, Elena Zhukova / UCLA, Danny Lawson / PA vía AP)
Tres científicos ganaron el Premio Nobel de Física el martes por establecer la extraña realidad de los agujeros negros:los monstruos cósmicos salidos directamente de la ciencia ficción que absorben la luz y el tiempo y eventualmente nos tragarán. también.
Roger Penrose de Gran Bretaña, Reinhard Genzel de Alemania y Andrea Ghez de los Estados Unidos explicaron al mundo estos callejones sin salida del cosmos que aún no se comprenden completamente pero que están profundamente conectados. de alguna manera, a la creación de galaxias.
Penrose, un joven de 89 años en la Universidad de Oxford, recibió la mitad del premio por demostrar con matemáticas en 1964 que la teoría general de la relatividad de Einstein predijo la formación de agujeros negros, aunque el propio Einstein no creía que existieran.
Genzel, que está tanto en el Instituto Max Planck en Alemania como en la Universidad de California, Berkeley, y Ghez, de la Universidad de California, Los Angeles, recibió la otra mitad del premio por descubrir en la década de 1990 un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.
Los agujeros negros fascinan a la gente porque "la idea de que algún monstruo se lo trague todo es algo bastante extraño, "Penrose dijo en una entrevista con The Associated Press. Dijo que nuestra galaxia y las galaxias cercanas a nosotros" finalmente serán tragadas por un agujero negro absolutamente enorme. Este es el destino ... pero no por mucho tiempo, así que no es algo de lo que preocuparse demasiado ".
Esta imagen proporcionada el miércoles, 10 de abril, 2019, por Event Horizon Telescope, muestra un agujero negro. Los científicos revelaron la primera imagen jamás obtenida de un agujero negro después de reunir datos recopilados por una red de radiotelescopios en todo el mundo. Tres científicos ganaron el premio Nobel de física el martes, 6 de octubre 2020, por establecer la extraña realidad de los agujeros negros. Roger Penrose de Gran Bretaña, Reinhard Genzel de Alemania y Andrea Ghez de los Estados Unidos explicaron al mundo estos callejones sin salida del cosmos que aún no se comprenden completamente pero que están profundamente conectados. de alguna manera, a la creación de galaxias. (Event Horizon Telescope Collaboration / Observatorios de Maunakea a través de AP)
Los agujeros negros están en el centro de cada galaxia, y los más pequeños salpican el universo. Solo su existencia es alucinante. Son tan masivas que nada ni siquiera luz, pueden escapar de su atracción gravitacional. Deforman y retuercen la luz de una manera que parece irreal y hacen que el tiempo se ralentice y se detenga.
"Agujeros negros, porque son tan difíciles de entender, es lo que los hace tan atractivos, '' Ghez, 55, dijo después de convertirse en la cuarta mujer en ganar un Nobel de física. "Realmente pienso en la ciencia como un gran rompecabezas gigante ".
Si bien los tres científicos mostraron la existencia de agujeros negros, No fue hasta el año pasado que la gente pudo ver uno por sí mismos cuando otro equipo científico capturó la primera y única imagen óptica de uno. Parece una rosquilla en llamas del infierno, pero se encuentra en una galaxia a 53 millones de años luz de la Tierra.
Roger Penrose posa para un fotógrafo en Oxford, Inglaterra, Martes, 6 de octubre 2020. Tres científicos británicos Roger Penrose, El alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez ganaron el martes el Premio Nobel de física de 2020 por avanzar en nuestra comprensión de los agujeros negros. los monstruos devoradores que acechan en las partes más oscuras del universo y aún confunden a los astrónomos. (AP Photo / Frank Augstein)
Penrose, un físico matemático que recibió la llamada del Comité Nobel mientras estaba en la ducha, se sorprendió de su victoria porque su trabajo es más teórico que observacional, y eso no suele ser lo que gana premios Nobel de física.
Lo que fascinaba a Penrose más que el agujero negro era lo que había al otro lado, algo llamado la "singularidad". Es algo que la ciencia todavía no puede descifrar.
"Singularidad, ese es un lugar donde las densidades y curvaturas van al infinito. Esperas que la física se vuelva loca ", dijo desde su casa." Si te caes en un agujero negro, entonces, inevitablemente, quedarás aplastado en esta singularidad al final. Y ese es el final ".
Penrose dijo que se dirigía al trabajo con un colega hace 56 años. pensando en "cómo sería estar en esta situación en la que todo este material se derrumba a tu alrededor". Se dio cuenta de que tenía "una extraña sensación de júbilo, "y fue entonces cuando las cosas empezaron a encajar en su mente.
En este 25 de julio, Foto de archivo de 2000, La reina Isabel II de Gran Bretaña otorga a Roger Penrose la insignia de miembro de la Orden del Mérito en el Palacio de Buckingham en Londres. El Premio Nobel de Física 2020 ha sido otorgado al británico Roger Penrose, El alemán Reinhard Genzel y el estadounidense Andrea Ghez por los descubrimientos relacionados con los agujeros negros. (Fiona Hanson / PA vía AP)
Martin Rees, el astrónomo británico real, señaló que Penrose provocó un "renacimiento" en el estudio de la relatividad en la década de 1960, y eso, junto con un joven Stephen Hawking, ayudó a consolidar la evidencia del Big Bang y los agujeros negros.
"Penrose y Hawking son las dos personas que han hecho más que nadie desde Einstein para profundizar nuestro conocimiento de la gravedad, "Dijo Rees." Tristemente, este premio se retrasó demasiado para permitir que Hawking compartiera el crédito ".
Hawking murió en 2018, y los premios Nobel se otorgan solo a los vivos.
El astrofísico de la Universidad de Nueva York Glennys Farrar dijo:"No hay duda de que si este premio fuera otorgado cuando Hawking todavía estaba vivo, él lo compartiría. En general, hizo un trabajo más significativo sobre este tema que casi nadie ".
Genzel, 68, y Ghez ganó porque "demostraron que los agujeros negros no son solo una teoría, son reales, ellos estan aqui, y hay un agujero negro del tamaño de un monstruo en el centro de nuestra galaxia, la vía Láctea, "dijo Brian Greene, físico teórico y matemático de la Universidad de Columbia.
Roger Penrose posa para un fotógrafo en Oxford, Inglaterra, Martes, 6 de octubre 2020. Tres científicos británicos Roger Penrose, El alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez ganaron el martes el Premio Nobel de física de 2020 por avanzar en nuestra comprensión de los agujeros negros. los monstruos devoradores que acechan en las partes más oscuras del universo y aún confunden a los astrónomos. (AP Photo / Frank Augstein)
En la década de 1990, Genzel y Ghez, liderando grupos separados de astrónomos, enfocaron sus miras en el centro cubierto de polvo de nuestra galaxia, la Vía Láctea, una región llamada Sagitario A (asterisco), donde algo extraño estaba pasando. Fue "un extremadamente pesado, objeto invisible que tira del revoltijo de estrellas, haciéndolos correr a velocidades vertiginosas, "según el Comité Nobel.
Fue un agujero negro. No solo un agujero negro ordinario, pero supermasivo, 4 millones de veces la masa de nuestro sol.
La primera imagen que obtuvo Ghez fue en 1995, utilizando el telescopio Keck en Hawaii que acababa de conectarse. Un año después, otra imagen parecía indicar que las estrellas cercanas al centro de la Vía Láctea estaban dando vueltas alrededor de algo. Una tercera imagen llevó a Ghez y Genzel a pensar que realmente estaban en algo.
Se desarrolló una feroz competencia entre Ghez y Genzel, cuyo equipo estaba utilizando una serie de telescopios en el Observatorio Europeo Austral en Chile.
David Haviland, miembro del Comité Nobel de Física, izquierda, y Goran K. Hansson, Secretario General de la Academia de Ciencias, anunciar a los ganadores del Premio Nobel de Física 2020 durante una conferencia de prensa en la Real Academia de Ciencias de Suecia, en Estocolmo, Suecia, Martes 6 de octubre 2020. Los tres ganadores en la pantalla de izquierda a derecha, Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez han ganado este año el Premio Nobel de Física por los descubrimientos de agujeros negros. (Fredrik Sandberg / TT vía AP)
Este 26 de junio Foto de archivo de 2015 que muestra a Roger Penrose. El Premio Nobel de Física 2020 ha sido otorgado al británico Roger Penrose, El alemán Reinhard Genzel y el estadounidense Andrea Ghez por los descubrimientos relacionados con los agujeros negros. (Danny Lawson / PA vía AP)
Reinhard Genzel, Derecha, astrofísico del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, celebra su Premio Nobel de Física con su equipo en Garching, Alemania, Martes, 6 de octubre 2020. (Matthias Balk / dpa vía AP)
Reinhard Genzel, astrofísico del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, celebra su Premio Nobel de Física con su equipo en Garching, Alemania, Martes, Oct., 2020. (Matthias Balk / dpa vía AP)
La anfitriona Janna Levin se fue, y Andrea Ghez participan en el panel "Black Hole Apocalypse" durante la gira de prensa de verano de la Asociación de Críticos de Televisión de PBS en el Beverly Hilton el lunes, 31 de Julio, 2017, en Beverly Hills, Calif. Ghez es uno de los tres científicos galardonados con el Premio Nobel de Física por descubrimientos relacionados con agujeros negros. (Foto de Richard Shotwell / Invision / AP, Expediente)
Esta foto data del 17 de febrero de 2012, muestra Andrea Ghez, profesor de física y astronomía en UCLA. Ghez fue uno de los tres científicos que ganó el Premio Nobel de Física de este año un martes, 6 de octubre 2020, para avanzar en nuestra comprensión de los agujeros negros. (UCLA vía AP)
Andrea Ghez, profesor de física y astronomía en UCLA, posa durante una entrevista en la universidad de Los Ángeles, Martes, 6 de octubre 2020. Ghez fue uno de los tres científicos que recibió el martes el Premio Nobel de Física de este año por mejorar nuestra comprensión de los agujeros negros. los monstruos devoradores que acechan en las partes más oscuras del universo. (Foto AP / Aron Ranen)
Esta foto fechada el 30 de mayo de 2015, muestra Andrea Ghez, profesor de física y astronomía en UCLA. Ghez fue uno de los tres científicos que recibió el martes el Premio Nobel de Física de este año. 6 de octubre 2020, para avanzar en nuestra comprensión de los agujeros negros, los monstruos devoradores que acechan en las partes más oscuras del universo. (UCLA vía AP)
Ulf Danielsson, miembro de la Real Academia Sueca de Ciencias habla tras el anuncio de los ganadores del Premio Nobel de Física 2020 durante una conferencia de prensa en la Real Academia Sueca de Ciencias, en Estocolmo, Suecia, Martes 6 de octubre 2020. Los tres ganadores en la pantalla de izquierda a derecha, Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez han ganado este año el Premio Nobel de Física por los descubrimientos de agujeros negros. (Fredrik Sandberg / TT vía AP)
"Su rivalidad los elevó a mayores alturas científicas, ", dijo el astrónomo de Harvard Avi Loeb.
A diferencia de otros logros galardonados con premios Nobel, No existe una aplicación práctica para estos descubrimientos.
"¿Existe una aplicación práctica para la Novena Sinfonía de Beethoven?" Preguntó Greene de Columbia. "Pero su existencia, este tipo de conocimiento espectacular, es parte de lo que da sentido a la vida ".
El Nobel viene con una medalla de oro y 10 millones de coronas (más de 1,1 millones de dólares), cortesía de un legado dejado hace 124 años por el creador del premio, Alfred Nobel, el inventor de la dinamita.
Los lunes, el Nobel de Medicina fue otorgado a los estadounidenses Harvey J. Alter y Charles M. Rice y al científico nacido en Gran Bretaña Michael Houghton por descubrir el virus de la hepatitis C que devasta el hígado. Los premios de química, literatura, la paz y la economía se anunciarán en los próximos días.
El anuncio de la Fundación Nobel:
La Real Academia de Ciencias de Suecia ha decidido otorgar el Premio Nobel de Física 2020
con la mitad para
Roger Penrose
Universidad de Oxford, Reino Unido
"por el descubrimiento de que la formación de agujeros negros es una sólida predicción de la teoría general de la relatividad"
y la otra mitad conjuntamente para
Reinhard Genzel
Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching Alemania y la Universidad de California, Berkeley, NOSOTROS.
y
Andrea Ghez
Universidad de California, Los Angeles, NOSOTROS.
"por el descubrimiento de un objeto compacto supermasivo en el centro de nuestra galaxia"
Este es el décimo año consecutivo en las Cartas de Revisión Física, la revista insignia de la American Physical Society, ha sido citado en los materiales de base científica de los premios de física o química Crédito:American Physical Society
Agujeros negros y el secreto más oscuro de la Vía Láctea
Tres galardonados comparten el Premio Nobel de Física de este año 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 agujeros negros. Reinhard Genzel y Andrea Ghez descubrieron que un objeto invisible y extremadamente pesado gobierna las órbitas de las estrellas en el centro de nuestra galaxia. Un agujero negro supermasivo es la única explicación conocida actualmente.
Roger Penrose utilizó ingeniosos métodos matemáticos en su demostración de que los agujeros negros 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, estos monstruos de peso superpesado que capturan todo lo que entra en ellos. Nada puede escapar ni siquiera luz.
En enero de 1965, diez años después de la muerte de Einstein, Roger Penrose demostró que los agujeros negros realmente se pueden formar y los describió en detalle; en su corazón, los agujeros negros esconden una singularidad en la que cesan todas las leyes conocidas de la naturaleza. Su innovador artículo todavía se considera la contribución más importante a la teoría general de la relatividad desde Einstein.
Reinhard Genzel y Andrea Ghez 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 más cercanas al centro de la Vía Láctea se han cartografiado con una precisión cada vez mayor. Las medidas de estos dos grupos coinciden, con ambos encontrando un extremadamente pesado, objeto invisible que tira del revoltijo de estrellas, haciéndolos correr a velocidades vertiginosas. Alrededor de cuatro millones de masas solares se agrupan en 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, refinaron nuevas técnicas para compensar las distorsiones causadas por la atmósfera de la Tierra, construyendo instrumentos únicos y comprometiéndose con la investigación a largo plazo. Su trabajo pionero nos ha proporcionado la evidencia más convincente hasta ahora de un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea.
"Los descubrimientos de los galardonados de este año han abierto nuevos caminos en el estudio de objetos compactos y supermasivos. Pero estos objetos exóticos todavía plantean muchas preguntas que piden respuestas y motivan la investigación futura. No solo preguntas sobre su estructura interna, pero también preguntas sobre cómo probar nuestra teoría de la gravedad en condiciones extremas en las inmediaciones de un agujero negro ", dice David Haviland, presidente del Comité Nobel de Física.
Un gran avance más allá de Einstein
Ni siquiera Albert Einstein, el padre de la relatividad general, pensó que los agujeros negros podrían existir realmente. Sin embargo, diez años después de la muerte de Einstein, el teórico británico Roger Penrose demostró que se pueden formar agujeros negros y describió sus propiedades. En su corazón los agujeros negros esconden una singularidad, un límite en el que se rompen todas las leyes conocidas de la naturaleza.
Para demostrar que la formación de agujeros negros es un proceso estable, Penrose necesitaba ampliar los métodos utilizados para estudiar la teoría de la relatividad, abordando los problemas de la teoría con nuevos conceptos matemáticos. El innovador artículo de Penrose se publicó en enero de 1965 y todavía se considera la contribución más importante a la teoría general de la relatividad desde Einstein.
La gravedad tiene el universo en sus garras
Los agujeros negros son quizás la consecuencia más extraña de la teoría general de la relatividad. Cuando Albert Einstein presentó su teoría en noviembre de 1915, invirtió todos los conceptos anteriores de espacio y tiempo. La teoría proporcionó una base completamente nueva para comprender la gravedad, que da forma al universo a la mayor escala. Desde entonces, esta teoría ha proporcionado la base para todos los estudios del universo, y también tiene un uso práctico en una de nuestras herramientas de navegación más comunes, el GPS.
La teoría de Einstein describe cómo todo y todos en el universo están sujetos a la gravitación. La gravedad nos retiene en la Tierra gobierna las órbitas de los planetas alrededor del Sol y la órbita del Sol alrededor del centro de la Vía Láctea. Conduce al nacimiento de estrellas a partir de nubes interestelares, y eventualmente su muerte en un colapso gravitacional. La gravedad da forma al espacio e influye en el paso del tiempo. Una masa pesada dobla el espacio y ralentiza el tiempo; una masa extremadamente pesada puede incluso cortar y encapsular un pedazo de espacio, formando un agujero negro.
La primera descripción teórica de lo que ahora llamamos un agujero negro se produjo apenas unas semanas después de la publicación de la teoría general de la relatividad. A pesar de las ecuaciones matemáticas extremadamente complicadas de la teoría, el astrofísico alemán Karl Schwarzschild pudo proporcionar a Einstein una solución que describía cómo las masas pesadas pueden doblar el espacio y el tiempo.
Estudios posteriores demostraron que una vez que se ha formado un agujero negro, está rodeado por un horizonte de sucesos que rodea la masa en su centro como un velo. El agujero negro permanece oculto para siempre dentro de su horizonte de eventos. Cuanto mayor sea la masa, cuanto mayor sea el agujero negro y su horizonte. Para una masa equivalente al Sol, el horizonte de sucesos tiene un diámetro de casi tres kilómetros y, por una masa como la de la Tierra, su diámetro es de solo nueve milímetros.
Una solución más allá de la perfección
El concepto de 'agujero negro' ha encontrado un nuevo significado en muchas formas de expresión cultural pero, para los físicos, los agujeros negros son el punto final natural de la evolución de las estrellas gigantes. El primer cálculo del dramático colapso de una estrella masiva se realizó a fines de la década de 1930, por el físico Robert Oppenheimer, quien luego dirigió el Proyecto Manhattan que construyó la primera bomba atómica. Cuando las estrellas gigantes muchas veces más pesado que el sol, quedarse sin combustible, primero explotan como supernovas y luego colapsan en remanentes extremadamente densamente empaquetados, tan pesado que la gravedad tira de todo dentro, incluso ligero.
La idea de las 'estrellas oscuras' se consideró ya a finales del siglo XVIII, en las obras del filósofo y matemático británico John Michell y del renombrado científico francés Pierre Simon de Laplace. Ambos habían razonado que los cuerpos celestes podían volverse tan densos que serían invisibles, ni siquiera la velocidad de la luz sería lo suficientemente rápida como para escapar de su gravedad.
Un poco más de un siglo después, cuando Albert Einstein publicó su teoría general de la relatividad, Algunas de las soluciones a las notoriamente difíciles ecuaciones de la teoría describían esas estrellas oscuras. Hasta la década de 1960, estas soluciones fueron consideradas como especulaciones puramente teóricas, describiendo situaciones ideales en las que las estrellas y sus agujeros negros eran perfectamente redondos y simétricos. Pero nada en el universo es perfecto y Roger Penrose fue el primero en encontrar con éxito una solución realista para toda la materia que colapsaba, con sus dolores, hoyuelos e imperfecciones naturales.
El misterio de los quásares
La cuestión de la existencia de agujeros negros resurgió en 1963, con el descubrimiento de los quásares, los objetos más brillantes del universo. Durante casi una década, Los astrónomos habían quedado desconcertados por los rayos de radio de fuentes misteriosas, como 3C273 en la constelación de Virgo. La radiación en luz visible finalmente reveló su verdadera ubicación:el 3C273 está tan lejos que los rayos viajan hacia la Tierra durante más de mil millones de años.
Si la fuente de luz está tan lejos, debe tener una intensidad igual a la luz de varios cientos de galaxias. Se le dio el nombre de 'quásar'. Los astrónomos pronto encontraron cuásares tan distantes que habían emitido su radiación en la primera infancia del universo. ¿De dónde viene esta increíble radiación? Solo hay una forma de obtener esa cantidad de energía dentro del volumen limitado de un quásar:a partir de la materia que cae en un agujero negro masivo.
Superficies atrapadas resolvieron el acertijo
Si los agujeros negros podrían formarse en condiciones realistas era una cuestión que desconcertó a Roger Penrose. La respuesta, como recordó más tarde, apareció en el otoño de 1964 durante un paseo con un colega en Londres, donde Penrose fue profesor de matemáticas en Birkbeck College. Cuando dejaron de hablar por un momento para cruzar una calle lateral, una idea le vino a la mente. Luego esa tarde, lo buscó en su memoria. Esta idea, a las que llamó superficies atrapadas, era la llave que había estado buscando inconscientemente, una herramienta matemática crucial necesaria para describir un agujero negro.
Una superficie atrapada obliga a todos los rayos a apuntar hacia un centro, independientemente de si la superficie se curva hacia afuera o hacia adentro. Usando superficies atrapadas, Penrose pudo demostrar que un agujero negro siempre esconde una singularidad, un límite donde terminan el tiempo y el espacio. Su densidad es infinita y, todavía, No existe una teoría sobre cómo abordar este fenómeno más extraño de la física.
Las superficies atrapadas se convirtieron en un concepto central en la finalización de la prueba de Penrose del teorema de la singularidad. Los métodos topológicos que introdujo ahora son invaluables en el estudio de nuestro universo curvo.
Una calle de un solo sentido hasta el fin de los tiempos
Una vez que la materia comienza a colapsar y se forma una superficie atrapada, nada puede evitar que continúe el colapso. No hay vuelta atrás, como en la historia contada por el físico y premio Nobel Subrahmanyan Chandrasekhar, desde su infancia en la India. La historia trata sobre las libélulas y sus larvas, que viven bajo el agua. Cuando una larva está lista para desplegar sus alas, promete que les contará a sus amigos cómo es la vida al otro lado de la superficie del agua. Pero una vez que la larva atraviesa la superficie y se va volando como una libélula, no hay retorno. Las larvas en el agua nunca escucharán la historia de la vida del otro lado.
Similar, toda la materia solo puede cruzar el horizonte de sucesos de un agujero negro en una dirección. El tiempo reemplaza al espacio y todos los caminos posibles apuntan hacia adentro, el fluir del tiempo que lleva todo hacia un final ineludible en la singularidad. No sentirás nada si caes a través del horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo. Desde fuera, nadie puede verte caer y tu viaje hacia el horizonte continúa para siempre. Mirar dentro de un agujero negro no es posible dentro de las leyes de la física; los agujeros negros esconden todos sus secretos detrás de sus horizontes de eventos.
Los agujeros negros gobiernan los caminos de las estrellas
Aunque no podamos ver el agujero negro, es posible establecer sus propiedades observando cómo su colosal gravedad dirige los movimientos de las estrellas circundantes.
Reinhard Genzel y Andrea Ghez lideran grupos de investigación separados que exploran el centro de nuestra galaxia, la vía Láctea. Con forma de disco plano de unos 100, 000 años luz de diámetro, consta de gas y polvo y unos pocos cientos de miles de millones de estrellas; una de estas estrellas es nuestro Sol. Desde nuestro punto de vista en la Tierra, enormes nubes de gas y polvo interestelares oscurecen la mayor parte de la luz visible que proviene del centro de la galaxia. Los telescopios infrarrojos y la tecnología de radio fueron los primeros que permitieron a los astrónomos ver a través del disco de la galaxia e visualizar las estrellas en el centro.
Usando las órbitas de las estrellas como guías, Genzel y Ghez han presentado la evidencia más convincente hasta el momento de que hay un objeto supermasivo invisible escondido allí. Un agujero negro es la única explicación posible.
Centrarse en el centro
Durante más de cincuenta años, Los físicos han sospechado que puede haber un agujero negro en el centro de la Vía Láctea. Desde que se descubrieron los cuásares a principios de la década de 1960, Los físicos razonaron que los agujeros negros supermasivos podrían encontrarse dentro de la mayoría de las galaxias grandes, incluida la Vía Láctea. Sin embargo, nadie puede explicar actualmente cómo las galaxias y sus agujeros negros, entre unos pocos millones y muchos miles de millones de masas solares, fueron formados.
Hace cien años, el astrónomo estadounidense Harlow Shapley fue el primero en identificar el centro de la Vía Láctea, en la dirección de la constelación de Sagitario. Con observaciones posteriores, los astrónomos encontraron una fuerte fuente de ondas de radio allí, que recibió el nombre de Sagitario A *. Hacia finales de la década de 1960, quedó claro que Sagitario A * ocupa el centro de la Vía Láctea, alrededor del cual orbitan todas las estrellas de la galaxia.
No fue hasta la década de 1990 que los telescopios más grandes y mejores equipos permitieron estudios más sistemáticos de Sagitario A *. Reinhard Genzel y Andrea Ghez comenzaron proyectos para intentar ver a través de las nubes de polvo hasta el corazón de la Vía Láctea. Junto con sus grupos de investigación, desarrollaron y perfeccionaron sus técnicas, construyendo instrumentos únicos y comprometiéndose con la investigación a largo plazo.
Solo los telescopios más grandes del mundo serán suficientes para observar estrellas distantes; cuanto más grandes, mejor es absolutamente cierto en astronomía. El astrónomo alemán Reinhard Genzel y su grupo inicialmente utilizaron NTT, el Telescopio de Nueva Tecnología en la montaña La Silla en Chile. Finalmente trasladaron sus observaciones a las instalaciones del Very Large Telescope, VLT, en la montaña Paranal (también en Chile). Con cuatro telescopios gigantes del doble del tamaño de NTT, el VLT tiene los espejos monolíticos más grandes del mundo, cada uno con un diámetro de más de 8 metros.
En los EE.UU., Andrea Ghez y su equipo de investigación utilizan el Observatorio Keck, ubicado en la montaña hawaiana de Mauna Kea. Sus espejos tienen casi 10 metros de diámetro y actualmente se encuentran entre los más grandes del mundo. Cada espejo es como un panal de abejas, Consta de 36 segmentos hexagonales que se pueden controlar por separado para enfocar mejor la luz de las estrellas.
Las estrellas muestran el camino
Por grandes que sean los telescopios, Siempre hay un límite para el detalle que pueden resolver porque vivimos en el fondo de un mar atmosférico de casi 100 kilómetros de profundidad. Grandes burbujas de aire sobre el telescopio, que son más calientes o más fríos que sus alrededores, actúan como lentes y refractan la luz en su camino hacia el espejo del telescopio, distorsionando las ondas de luz. Es por eso que las estrellas brillan y también por qué sus imágenes se ven borrosas.
El advenimiento de la óptica adaptativa fue crucial para mejorar las observaciones. Los telescopios ahora están equipados con un espejo extra delgado que compensa la turbulencia del aire y corrige la imagen distorsionada.
Durante casi treinta años, Reinhard Genzel y Andrea Ghez han seguido a sus estrellas en el distante revoltijo estelar en el centro de nuestra galaxia. Continúan desarrollando y perfeccionando la tecnología, con sensores de luz digitales más sensibles y mejor óptica adaptativa, por lo que la resolución de la imagen ha mejorado más de mil veces. Ahora pueden determinar con mayor precisión las posiciones de las estrellas, siguiéndolos noche a noche.
Los investigadores rastrean unas treinta de las estrellas más brillantes de la multitud. Las estrellas se mueven más rápidamente en un radio de un mes luz desde el centro, en cuyo interior bailan un ajetreado baile como el de un enjambre de abejas. Las estrellas que están fuera de esta área, por otra parte, siguen sus órbitas elípticas de una manera más ordenada.
Una estrella, llamado S2 o S-O2, completa una órbita del centro de la galaxia en menos de 16 años. Este es un tiempo extremadamente corto, por lo que los astrónomos pudieron trazar un mapa de toda su órbita. Podemos comparar esto con el sol, que tarda más de 200 millones de años en completar una vuelta alrededor del centro de la Vía Láctea; los dinosaurios caminaban por la Tierra cuando comenzamos nuestra vuelta actual.
La teoría y las observaciones se suceden
La concordancia entre las medidas de los dos equipos fue excelente, lo que lleva a la conclusión de que el agujero negro en el centro de nuestra galaxia debería ser equivalente a alrededor de 4 millones de masas solares, empaquetados en una región del tamaño de nuestro sistema solar.
Es posible que pronto veamos directamente a Sagitario A *. Este es el siguiente en la lista porque, hace poco más de un año, la red de astronomía Event Horizon Telescope logró obtener imágenes de los alrededores más cercanos de un agujero negro supermasivo. Más lejos, en la galaxia conocida como Messier 87 (M87), 55 millones de años luz de nosotros, es un ojo más negro que negro rodeado por un anillo de fuego.
El núcleo negro de M87 es gigantesco, más de mil veces más pesado que Sagitario A *. Los agujeros negros en colisión que causaron las ondas gravitacionales recientemente descubiertas fueron considerablemente más ligeros. Como agujeros negros Las ondas gravitacionales existían solo como cálculos de la teoría general de la relatividad de Einstein, antes de ser capturado por primera vez en el otoño de 2015, por el detector LIGO en los EE. UU. (Premio Nobel de Física, 2017).
Lo que no sabemos
Roger Penrose demostró que los agujeros negros son una consecuencia directa de la teoría general de la relatividad pero, en la gravedad infinitamente fuerte de la singularidad, esta teoría deja de aplicarse. Se está realizando un trabajo intensivo en el campo de la física teórica para crear una nueva teoría de la gravedad cuántica. Esto debe unir los dos pilares de la física, la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica, que se encuentran en el extremo interior de los agujeros negros.
Al mismo tiempo, las observaciones se están acercando a los agujeros negros. El trabajo pionero de Reinhard Genzel y Andrea Ghez ha abierto el camino para nuevas generaciones de pruebas precisas de la teoría general de la relatividad y sus predicciones más extrañas. Más probable, estas mediciones también podrán proporcionar pistas para nuevos conocimientos teóricos. El universo tiene muchos secretos y sorpresas por descubrir.
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