Penrose y los agujeros negros

Los investigadores Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez han ganado el Premio Nobel de Física 2020 por sus descubrimientos astrofísicos sobre los agujeros negros y su relación con la Teoría de la Relatividad, y por hallar en el centro de la Vía Láctea uno de ellos.

Penrose se imaginó, hace más de 50 años, cómo el colapso gravitacional podría apoderarse la masa de toda una galaxia, atrayéndola  entera más profundamente y cada vez más cerca del centro. Así se formaría un “cuásar”. Los cuásares son los objetos más brillantes y distantes del cielo profundo que podemos observar. Pero esta intuición tenía que demostrarse y confrontarse con las teorías vigentes.

Representación de un cuásar

Como muchos relativistas -físicos teóricos que trabajan para probar, explorar y ampliar la teoría de la relatividad general de Albert Einstein-, Penrose había pasado la década de los 60 estudiando una contradicción extraña, pero particularmente complicada,conocida como «el problema de la singularidad«.

Einstein publicó su teoría de la relatividad en 1915, revolucionando la comprensión de los científicos sobre el espacio, el tiempo, la gravedad, la materia y la energía. Sus ecuaciones mostraban, por ejemplo, que era teóricamente posible que el colapso gravitacional forzara suficiente materia a una región lo suficientemente pequeña como para que se volviera infinitamente densa, formando una «singularidad» de la que ni siquiera la luz podría escapar: Los agujeros negros. Y aquí las propias leyes de la física, incluida la de la relatividad, ya no son aplicables.

Luego los radio-astrónomos detectaron nuevos objetos cósmicos que parecían ser muy brillantes, muy distantes y muy pequeños, conocidos como «cuásares». Fuera del centro de densificación, el objeto brilla con más luz que todas las estrellas de nuestra galaxia. Y en el fondo, la luz se dobla en ángulos dramáticos, el espacio-tiempo se deforma hasta que todas las direcciones convergen una sobre otra. Llegaría un punto sin retorno. La luz, el espacio y el tiempo se detendrían por completo: un agujero negro. Un colapso gravitacional requería, en teoría, solo algunas condiciones de energía muy generales y fáciles de cumplir, para caer en una densidad infinita.

Penrose supo en ese momento que tenía que haber miles de millones de singularidades esparcidas por el cosmos. Era una idea que cambiaría nuestra comprensión del universo y daría forma a lo que sabemos hoy sobre él. Había ido más allá de explicar qué era un cuásar: había revelado una verdad importante sobre la realidad subyacente de nuestro Universo.

Cualquier modelo que se le ocurriera a la gente a partir de entonces tenía que contemplar las singularidades, lo que significaba incluir su teorema que va más allá de la relatividad.

Las singularidades también comenzaron a filtrarse en la conciencia pública, en parte gracias a que se las conoció de manera evocadora como «agujeros negros»

Los físicos experimentales identificaron otras singularidades, incluida la que se encuentra en el corazón del agujero negro hipermasivo que está en el centro de nuestra propia galaxiay que fue descubierta por Reinhard Genzel y Andrea Ghez, quienes compartieron el Premio Nobel de Física con Penrose este año.

T.C.

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