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La breve historia de los agujeros negros que ha llevado al Nobel de Física de 2020

La breve historia de los agujeros negros que ha llevado al Nobel de Física de 2020
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Gonzalo López SánchezGonzalo López Sánchez

Esta misma semana, sir Roger Penrose, Andrea Ghez y Reinhard Genzel recibían el premio Nobel de Física por sus investigaciones sobre agujeros negros. Sus trabajos han requerido enfrentarse a los misterios de las singularidades o calibrar la posición de una destino cerca del centro de la Vía Láctea con una gran precisión. Pero sus logros no son una éxito individual, sino la culminación de un trabajo colectivo que se extiende varias décadas, o siglos. O, tal como escribió sir Isaac Newton: «Si he gastado más allá es porque descansaba sobre hombros de gigantes».

El concepto de agujero triste tiene al menos 200 abriles. Sus raíces están en las leyes de la peligro de sir Isaac Newton (publicadas en 1687), que cien abriles más tarde llevaron al astrónomo John Mitchell a imaginar una destino tan noble y pesada que fuera capaz de que «la luz volviera alrededor de ella como resultado de su propia fuerza de peligro». En 1796, el matemático francés Pierre-Simon de Laplace llegó a una conclusión similar en plena revolución francesa.

Sin bloqueo, estas estrellas oscuras quedaron en el olvido hasta que llegaron teorías más avanzadas para la luz, la peligro y la materia, de la mano de Albert Enstein y su teoría de la relatividad.

El primer paso: el radiodifusión de Schwarzschild

Al punto que unos meses a posteriori de que Einstein presentara su Relatividad Militar y de que demostrara que la peligro afecta al movimiento de la luz, en 1916 el teniente de artillería y astrónomo Karl Schwarzschild resolvió las ecuaciones de Einstein para un punto en el malogrado, allanando el camino para el concepto coetáneo de agujero triste: «Schwarzschild desde luego, encontró la primera posibilidad de las ecuaciones de Einstein que representa el agujero triste más sencillo», ha explicado José Luis Fernández Barboso profesor de física teórica de la Universidad Autónoma de Madrid y avezado en estos objetos.

Los cálculos del germánico mostraron que algunos de los parámetros de las ecuaciones de Einstein se hacían infinitos a partir de cierta distancia al corazón del agujero (el radiodifusión de Schwarzschild). Comenzaba a venir al mundo así la singularidad, un punto donde la relatividad no funciona y algunas magnitudes adquieren títulos infinitos.

Esta idea no resultó muy atractiva para muchos científicos, empezando por el propio padre de la relatividad. «Curiosamente, Einstein siempre fue muy escéptico acerca de los agujeros negros», ha explicado Fernández Barboso. «Pensaba que las leyes de la física conspirarían para que los agujeros negros nunca se pudieran formar en el mundo verdadero. Esta talante persistió en él incluso cuando ya había evidencia muy sólida de que no era así. Tal vez era porque la singularidad interiormente del agujero triste es el sitio donde las ecuaciones de Einstein fallan».

«Curiosamente, Einstein siempre fue muy escéptico acerca de los agujeros negros. Pensaba que las leyes de la física conspirarían para que los agujeros negros nunca se pudieran formar en el mundo verdadero»

En 1931, y enfrentándose a feroces críticas de prestigiosos astrónomos, el indio Subrahmanyan Chandrasekhar estimó un remate de masa a partir del cual la presión de degeneración de electrones no bastaría para frenar el colapso impulsado por la peligro (esto se conoce como remate de Chandrasekhar).

Tiempo detenido

En 1939, Robert Oppenheimer, uno de los padres de la proyectil atómica, entre otros, predijo que una destino de neutrones podría colapsar por las razones presentadas Chandrasekhar. Más delante, interpretó la singularidad, a partir del radiodifusión de Schwarzschild, como una burbuja donde el tiempo se detenía, para observadores externos, pero no para los observadores que cayeran en las fauces del agujero.

Durante un tiempo, los agujeros negros volvieron a caer en el olvido y se convirtieron en curiosidades matemáticas. Al mismo tiempo, la relatividad pasó a considerarse como una teoría muy hermosa pero no demasiado útil. Sin bloqueo, a partir de los sesenta la situación cambió por completo y comenzó una momento dorada de agujeros negros y relatividad.

La momento de oro de los agujeros negros

En 1958, David Finkelstein identificó la inquietante superficie esbozada por Oppenheimer como el horizonte de sucesos. Jocelyn Bell confirmó la existencia de púlsares demostrando que las estrellas de neutrones no eran una mera curiosidad teórica, y que en la naturaleza se podían producir verdaderamente estructuras muy masivas y compactas. En 1963, Roy Kerr «encontró la posibilidad explícita que describe los agujeros negros en rotación, que son los que seguramente aparecen en procesos reales de formación», ha explicado Fernández Barboso.

Más delante, «Roger Penrose inició el estudio de teoremas cualitativos sobre singularidades y horizontes y Stephen Hawking culminó el software de Penrose y descubrió la evaporación cuántica de los agujeros negros», ha proseguido. Estos trabajos de Hawking se completaron cuando en 1974 predijo el huella conocido como radiación de Hawking. Finalmente, «Jacob Bekenstein hizo la primera conexión entre los agujeros negros y la teoría de la información», según el astrofísico.

Para Frans Pretorious, catedrático de Física de la universidad de Princeton especializado en la relatividad, entre «las muchas personas que contribuyeron a la comprensión contemporánea de los agujeros negros», hay que incluir a Werner Israel, pionero de los teóremas «no pelo» y a Stephen Hawking, por sus contribuciones a la física cuántica de los agujeros negros que, según él, podría favor sido laureado con el Nobel si no hubiera fallecido.

Siquiera se ha olvidado del físico John Archibald Wheeler, que acuñó el concepto de agujero triste, y de otras muchas más figuras, como Demetrios Christodoulou, Kip Thorne, James Maxwell Bardeen, Saul A. Teukolsky o William Unruh. «Efectivamente ésta fue una momento de horo de la física de los agujeros negros».

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