Nobel de Física para tres investigadores de los agujeros negros y los “secretos más oscuros del universo”

El británico Roger Penrose, el alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez han ganado el premio Nobel de Física de 2020, según ha anunciado hoy la Real Academia de Ciencias Sueca. El primero recibe la mitad del premio “por descubrir que la formación de agujeros negros es una predicción robusta de la teoría general de la relatividad”. Los otros dos comparten la otra mitad "por descubrir un objeto compacto supermasivo en el centro de de nuestra galaxia”.

El premio Nobel de Física de este año tiene que ver con “los secretos más oscuros del universo”, ha resumido Göran Hansson, secretario general de la Real Academia Sueca. La teoría general de la relatividad de Albert Einstein predice la existencia de este tipo de cuerpos, tan densos y con tanta masa que su fuerza de gravedad se traga todo lo que se acerca más allá de su horizonte de sucesos, el punto de no retorno más allá del cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar al empuje. A pesar de esto, Einstein dudaba de que este tipo de cuerpos pudiesen existir en realidad.

“¿Qué es un agujero negro? No lo sabemos”, ha explicado Ghez por teléfono durante el acto de anuncio de los premios. " Y el hecho de que no sepamos qué hay dentro de ellos es parte de la intriga que nos hace avanzar en la tarea de entender el mundo físico", ha añadido la astrónoma estadounidense, que es la cuarta mujer que gana un Nobel de Física desde la creación del premio en 1901, tras Marie Curie (1903), Maria Goeppert-Mayer (1963) y Donna Strickland (2018). “Espero que esto pueda inspirar a otras mujeres a que entren en este campo”, ha añadido Ghez a preguntas de los periodistas.

Roger Penrose (Colchester, 1931), físico de la Universidad de Oxford, fue el primero en demostrar matemáticamente que los agujeros negros no son solo posibles, sino inevitables. Cuando algunas estrellas llegan al final de su vida explotan hacia adentro y hacia afuera. Las capas externas salen despedidas y las internas, el andamiaje de la estrella, se derrumban sobre sí mismas. Si la estrella tiene suficiente masa, estos escombros se comprimirán hasta formar una singularidad: un punto de densidad infinita que atraerá a todo lo que cruce su horizonte de sucesos. En 1965 Penrose publicó un artículo en el que describía este fenómeno como consecuencia necesaria de la relatividad general de Einstein, que había muerto una década antes. El artículo de Penrose se sigue considerando la mayor contribución en el campo de la relatividad general desde Einstein, resalta la academia sueca.

A finales de la década de los noventa, Ghez (Nueva York, 1965) y Genzel (Alemania, 1952) descubrieron un descomunal agujero negro oculto en nuestro propio vecindario dentro del universo. El equipo de Ghez usó los potentes telescopios ópticos de los observatorios astronómicos de Mauna Kea (Hawai) y el de Genzel los del Observatorio Europeo Austral (Chile) para estudiar durante años el movimiento de las estrellas en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Ambos equipos demostraron que la velocidad de desplazamiento de las estrellas solo podía deberse a la fuerza de gravedad de una gran masa compacta invisible para los telescopios ópticos: el agujero negro supermasivo Sagitario A*.

“Los cálculos indicaban que este cuerpo tiene una masa de cuatro millones de soles concentrada en un espacio solo ligeramente superior al de nuestro Sistema Solar”, explica Rainer Schoedel, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía y colaborador de ambos Nobel. Genzel fue su director de tesis y junto a él publicó la primera órbita de una estrella en torno a este agujero negro en un estudio seminal en Nature en 2002. Además, Schoedel lleva 10 años colaborando Ghez. “Ahora sabemos que la mayoría de galaxias como la nuestra tienen un agujero negro de este tipo en su centro, pero ignoramos su papel. No sabemos si son causa o efecto de la existencia de las galaxias. Si desapareciese Sagitarius A* o lo quitásemos no pasaría nada, nuestra galaxia seguiría ahí”, resalta.

Los equipos de los dos premiados siguen estudiando las órbitas de las estrellas en torno al agujero negro de la Vía Láctea cada vez con más resolución. El objetivo es saber si todo se comporta de acuerdo a la teoría general de la relatividad de Einstein o hay alguna desviación, lo que supondría un descubrimiento histórico que bien merecería otro Nobel. “El problema es que no sabemos reconciliar la física gravitacional y la física cuántica, pero es muy probable que ese punto de encuentro entre ambas esté dentro de un agujero negro”, resalta Schoedel.

Este año la dotación de estos premios se ha elevado a 10 millones de coronas suecas, unos 950.000 euros, debido a la buena situación financiera de la Fundación Nobel creada en 1900 por deseo póstumo del magnate sueco Alfred Nobel, inventor de la dinamita.

El año pasado recibieron el premio Michel Mayor, Didier Queloz y James Peebles. Los dos primeros fueron los responsables del descubrimiento de los primeros planetas fuera del sistema solar. El tercero es uno de los padres de las teorías cosmológicas que explican cómo surgió el universo y cuál ha sido su evolución. En su anuncio desde Estocolmo, la academia sueca justifica su galardón por las aportaciones de los premiados al conocimiento humano sobre la evolución del cosmos y el lugar que ocupa en él la Tierra.