El Nobel de Física 2020: agujeros negros

Si el año pasado fueron Peebles (Canadá), por un lado, y Mayor (Suiza)/Queloz (Francia), por otro, este año le ha tocado el turno a Penrose (Reino Unido), de una parte, y a Genzel (Alemania)/Ghez (EE UU), por otra.

Los tres científicos de este 2020 han sido reconocidos por relacionar los agujeros negros con la teoría general de la relatividad de Albert Einstein y por confirmar la existencia de uno de ellos en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

La Real Academia de Ciencias sueca ha otorgado la mitad del prestigioso galardón a Roger Penrose «por el descubrimiento de que la formación de agujeros negros es una predicción robusta de la teoría general de la relatividad». Penrose, físico-matemático británico de 89 años de edad en la actualidad, probó en 1965 que una singularidad gravitacional se forma inevitablemente durante el colapso de una estrella lo suficientemente masiva, proceso en el cual un agujero negro queda formado, apuntalando la idea del clérigo inglés John Michell en 1783 de que podía haber cuerpos tan densos que ni siquiera la luz podía escapar de ellos y la solución de las ecuaciones de Einstein por parte del alemán Karl Schwarzschild en 1916 que implicaba la existencia de 'astros oscuros'. Posteriormente, en 1939, el estadounidense Robert Oppenheimer predijo que una estrella masiva podría sufrir un colapso gravitatorio y, por tanto, los agujeros negros podrían ser formados en la naturaleza. Finalmente serían bautizados como 'agujeros negros' por su compatriota John Archibakd Wheeler en 1967.

Pero ¿existen realmente estos astros oscuros o agujeros negros? La respuesta es rotundamente sí. Ya en 1971 se descubrió la intensa emisión de rayos X proveniente de un punto en la constelación del Cisne donde una estrella gigante de nuestra propia galaxia orbitaba (y orbita) alrededor de un objeto casi tan masivo como la propia estrella y donde la materia de esta, cayendo arremolinada hacia un objeto invisible (el agujero negro), se calentaba hasta millones de grados provocando esa intensa emisión en rayos X. Hoy en día sabemos que estos agujeros negros 'de tamaño estelar' existen en nuestra galaxia (y en el resto de las del Universo) en un número de miles a millones y muchos de ellos sólo se manifiestan ocasionalmente cuando los voraces compañeros arrancan materia de sus estrellas vecinas.

Pero aparte de estos hambrientos compañeros, en la mayor parte de las galaxias existe un superagujero negro en su centro y la nuestra no podía ser menos. En el corazón de nuestra Vía Láctea, en dirección a la constelación de Sagitario, se encuentra la fuente de radio Sagitario A* descubierta en 1974. Datos obtenidos durante 16 años de las estrellas en la vecindad de Sagitario A* apoyaron la idea de que un agujero negro supermasivo residía en sus cercanías. El recién galardonado con el Nobel, Genzel, director del proyecto, dijo que el estudio reflejaba «lo que es considerado hasta ahora la mejor evidencia empírica de que los agujeros negros supermasivos existen. Las órbitas estelares en el centro galáctico muestran que la concentración de masa central de cuatro millones de masas solares debe ser un agujero negro, más allá de cualquier duda razonable».

La otra galardonada, la astrofísica Andrea Ghez, ha liderado otro equipo científico que al igual que el de Genzel, y de forma independiente, ha escrudriñado las órbitas de las estrellas que giran desenfrenademente alrededor de Sagitario A* desarrollando un método en el infrarrojo para ver a través de las enormes nubes de gas y el ingente polvo interestelar que hay en la dirección del centro de la Vía Láctea. «No sabemos qué hay dentro de un agujero negro y eso es lo que lo hace tan fascinante», decía tras conocer el veredicto del jurado de los Premios Nobel en Estocolmo.

Hoy sabemos que prácticamente todas las galaxias del universo albergan un agujero negro supermasivo en su centro. El pasado año, el Event Horizon Telescope logró obtener la primera imagen de los alrededores de un agujero negro supermasivo en la conocida Messier 87 del cúmulo de galaxias de Virgo, a 55 millones de años luz de nosotros. Es cuestión de tiempo en que veamos la primera imagen (aunque sea la silueta) del que habita el centro de la Vía Láctea.

David Haviland, el presidente del Comité Nobel de Física, ha afirmado que «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, sino también sobre cómo probar nuestra teoría de la gravedad en las condiciones extremas en las inmediaciones de un agujero negro».

Aún queda mucho por saber sobre los agujeros negros, como por qué la teoría general de la relatividad no funciona en la singularidad, ese punto unidimensional que contiene una masa enorme en un espacio infinitamente pequeño, donde la densidad y la gravedad se vuelven infinitas y donde el espacio-tiempo se curva infinitamente, y donde las leyes de la física tal como las conocemos dejan de operar. Otro Premio Nobel aguarda...