Agujeros negros, el objeto de estudio de los ganadores del Nobel de Física

El Premio Nobel de Física 2020 se otorgó a tres científicos, uno de ellos es el británico Roger Penrose quien fue reconocido “por descubrir que la formación de agujeros negros es una predicción robusta de la teoría general de la relatividad”, ya que fue el primero en demostrar matemáticamente la existencia de este tipo de cuerpos densos y masivos, en los que Albert Einstein no creía a pesar de ser parte de su teoría.

Durante la charla “La singularidad del Premio Nobel de Física 2020” que formó parte del Coloquio Cinvestav, Eloy Ayón Beato, del Departamento de Física habló de la relevancia y las principales implicaciones del trabajo de Roger Penrose, profesor emérito de la Universidad de Oxford.

Los agujeros negros son una de las consecuencias de la teoría general de la relatividad propuesta por Einstein en 1915, la cual describe cómo todo en el universo está sujeto a la gravedad.

Roger Penrose, quien recibió el Doctorado Honoris Causa del Cinvestav en 2015, exploró esta teoría a través de métodos matemáticos y demostró que conduce a la formación de agujeros negros capaces de capturar todo lo que entra en ellos y de los cuales ni la luz puede escapar.

El artículo El teorema de singularidad de Penrose publicado en 1965, plantea que cuando algunas estrellas llegan al final de su vida colapsan y forman un agujero negro, con esto se produce una singularidad espaciotemporal donde las leyes de la física ya no se pueden aplicar.

Este escrito todavía es considerado la contribución más importante a la teoría general de la relatividad, porque demostró que la formación de agujeros negros es posible y describió sus propiedades.

Así, las implicaciones del trabajo de Penrose no sólo radican en que constituye el primer resultado matemáticamente riguroso de la teoría general de la relatividad, sino que también abrió el camino para el estudio de los agujeros negros como un tema serio, una vez demostrada teóricamente su existencia, mencionó Eloy Ayón Beato.

Agregó que la física es una ciencia experimental, pero que en el caso de la teoría general de la relatividad a los especialistas en esta área les ha llevado casi un siglo encontrar evidencia de este tipo, aunque el avance a nivel teórico ha sido constante.

Entre las evidencias experimentales más recientes está la detección de ondas gravitacionales que provenían de la violenta fusión de dos agujeros negros y la imagen de la sombra de un agujero negro ubicado en el centro de la galaxia Messier 87, la cual se dio a conocer en el 2019 y que se obtuvo con el Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés).

Eloy Ayón Beato, también se refirió al trabajo del alemán Reinhard Genzel, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre y la estadounidense Andrea Ghez de la Universidad de California, ganadores del Premio Nobel de Física 2020 “por descubrir un objeto compacto supermasivo en el centro de nuestra galaxia”.

Desde hace más de tres décadas estos investigadores se dedicaron a estudiar el movimiento de las estrellas más brillantes en el centro de la Vía Láctea, galaxia donde se encuentra el planeta Tierra. Para esto el equipo de Reinhard Genzel empleó los telescopios ópticos de los observatorios astronómicos de Mauna Kea ubicado en Hawai, mientras que el de Andrea Ghez los del Observatorio Europeo Austral que está en Chile.

Sus resultados apuntan a que algo invisible y pesado obliga a las estrellas estudiadas a girar a grandes velocidades, esta es la evidencia más convincente hasta ahora de la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, al que se ha nombrado Sagitario A*.

Finalmente, Eloy Ayón Beato señaló que se ha avanzado mucho en lo teórico, por lo cual espera que a mediano plazo los trabajos acerca de la teoría general de la relatividad sean totalmente experimentales.