Un matemático y dos astrónomos recibieron el Premio Nobel de Física 2020 por descubrimientos relacionados a los objetos más misteriosos y masivos del universo: los agujeros negros. Conversamos sobre el tema con el físico Gastón Giribet, profesor e investigador de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA.
Los agujeros negros son uno de los objetos más enigmáticos del universo, difíciles de detectar, y de estudiar. Durante muchos años, sólo eran algo teórico, así fue como los describió el matemático Roger Penrose, quien recibió la mitad del Premio Nobel de Física 2020 a sus 89 años.
La astrónoma Andrea Ghez, de 55, y el astrónomo Reinhard Genzel, de 68, recibieron la otra mitad del premio por haber descubierto el agujero negro más famoso, el objeto supermasivo ubicado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
“Expliquemos primero, entonces, qué es un agujero negro”, nos dijo Gastón Giribet, profesor de física teórica en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires e investigador del CONICET. “Éstos son astros con un enorme campo gravitatorio en sus inmediaciones, un campo tan intenso que impide que la luz los deje”.
“En otras palabras”, explicó el experto, “la luz queda atrapada por el campo gravitatorio de estos astros, los que los sume en una absoluta oscuridad. Por otro lado, dado que nada puede viajar más rápido que la luz, resulta que si la luz no puede escapar de esos astros entonces nada puede hacerlo. Así, lo que ocurre en su interior queda para siempre atrapado allí”.
“Los agujeros negros se forman a partir del colapso gravitatorio de estrellas masivas: Sometidas a su propio influjo gravitatorio, al final de su vida muchas estrellas colapsan sobre ellas mismas y se convierten, así, en agujeros negros”.
Giribet es investigador de la UBA, y justamente se dedica a estudiar a estos enigmáticos agujeros negros. “Actualmente estoy investigando la región cercana al horizonte de los agujeros negros”, explicó el experto. “En sus cercanías la estructura del espacio-tiempo exhibe propiedades muy curiosas. En particular, el espacio se vuelve muy simétrico, infinitamente simétrico, y la estructura matemática de esa simetría habilita a obtener información sobre las propiedades físicas de esos astros, en particular de sus propiedades termodinámicas”.
“Por ejemplo, junto a algunos estudiantes de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA estoy investigando cómo las propiedades físicas de los agujeros negros cambian cuando estos astros se encuentran en regiones del espacio donde los campos magnéticos son muy intensos”, aclaró el físico.
Camino al Nobel
“La razón principal por la que se le otorga el premio a Penrose”, nos contó Giribet, “se debe a que fue él quien, a fines de 1964, demostró matemáticamente que los agujeros negros son una predicción de la relatividad general que se da en condiciones “genéricas”.
Y aclara: “¿Qué quiere decir esto? Pues bien, digamos que hasta ese momento, hasta los años ’60, los físicos sabían que las ecuaciones de la teoría general de la relatividad predecían la existencia de agujeros negros, pero creían que esas soluciones a las ecuaciones no eran necesariamente de relevancia física; pensaban que esas soluciones acaso sólo eran curiosidades matemáticas debidas a que, usualmente, se tomaba como hipótesis de partida que los astros colapsaban de una manera simétrica, radialmente”.
“Muchos creían que si uno consideraba un colapso de la estrella que no fuera exactamente radial, entonces no se formaría un agujero negro”, continuó el físico. “Penrose demostró precisamente que esa suposición era incorrecta; él mostró que, independientemente de si se consideraba el colapso estelar simétrico o no, los agujeros negros se formaban igual. Esto fue esencial para que, desde entonces, se considerara a los agujeros negros como una posibilidad cierta. Cabe decir que, hasta aquel momento, aún no había evidencia observacional de que existieran, sino sólo la posibilidad teórica”.
“A partir de los años ’70 y ’80, comenzaron a aparecer evidencias observacionales indirectas que indicaban que los agujeros negros en efecto existían. Ya no estaban sólo en el papel, sino también en el cielo. En los años ’90 esas evidencias aumentaron, pero no fue sino hasta comienzos del siglo XXI que tuvimos evidencias contundentes”.
“Esto se relaciona con la otra mitad del Nobel, la mitad otorgada a Genzel y a Ghez por haber descubierto que existen agujeros negros supermasivos en los centros galácticos: La observación del movimiento de estrellas en el centro de nuestra Vía Láctea muestra que existe allí un agujero negro cuya masa supera los 4 millones de masas solares”.
“No podemos verlo, ya que es un agujero negro, pero inferimos su existencia del hecho de que un conjunto de estrellas orbita en torno a él. Una estrella de ésas, llamada S2, lo hace pasando rasante, completando una órbita cada 16 años. El movimiento casi-elíptico de S2 no deja dudas de que un oscuro gigante de millones de masas solares yace en el centro de nuestra galaxia”.
“Hoy sabemos que existen agujeros negros de miles de millones de masas solares en los centros de otras galaxias”, concluye Giribet. “En 2019, Sheperd Doeleman y su equipo lograron fotografiar por primera vez la silueta de uno de esos gigantes. Quizá le sea otorgado a él un próximo premio Nobel”.