Volver

15 Oct 2020.

Dos siglos de historia y avanzados instrumentos detrás del Nobel por los agujeros negros

Las predicciones sobre la existencia de agujeros negros se remontan al siglo XVIII, pero fue en el XX cuando Roger Penrose demostró que son una consecuencia de la relatividad general, lo que le ha valido el Premio Nobel de Física compartido con Reinhard Genzel y Andrea Ghez. El director general del Observatorio Europeo Austral analiza para SINC la trascendencia de estos logros, que han llevado a descubrir el enorme agujero del centro de nuestra galaxia.

Fuente: Agencia SINC

agujero negro , nobel de física , Sagitario A* , VLT

El concepto de que pudieran existir en el cosmos objetos cuya gravedad en su superficie fuera tan intensa que ni siquiera la luz pudiera escapar de ellos data de finales del siglo XVIII. De distinta forma, el clérigo y prolífico científico John Mitchell en 1784 y el reputado matemático Pierre-Simon Laplace en 1796 se dieron cuenta que astros muy densos y suficientemente grandes podrían crear un campo gravitatorio en su superficie para el que la velocidad de escape (la mínima que debe poseer cualquier objeto para salir de ese campo) superaría la velocidad de la luz, que tampoco podría escapar. Estos cuerpos serían verdaderamente negros.

Los científicos John Mitchell en 1784 y Pierre-Simon Laplace en 1796 se dieron cuenta que astros muy densos y grandes podrían crear un campo gravitatorio en su superficie para el que la velocidad de escape superaría la de la luz

Durante el siglo XX aquellas consideraciones matemáticas encontraron acomodo en la relatividad general de Einstein, teoría que describe los campos gravitatorios como distorsiones en el espacio-tiempo. Dentro de ella, Karl Schwarzschild ya formuló en 1916 un modelo que describe un agujero negro que no gira.

Pero fue Roger Penrose, uno de los tres ganadores del Premio Nobel de Física 2020, quien en 1956 mostró que los agujeros negros son una consecuencia directa de la relatividad general, como resultado del colapso gravitatorio de objetos masivos. Penrose mostró que bajo condiciones muy generales se forman ‘superficies atrapadas’ en el colapso gravitatorio, de las que nada puede escapar.

Las evidencias observacionales de la existencia de agujeros negros crecieron en la segunda mitad del siglo XX. La existencia de los cuásares, generadores de enormes cantidades de energía a partir de la caída de material sobre agujeros negros gigantes, ha sido uno de los pilares sobre la que se ha asentado la evidencia de la existencia de agujeros negros.

En 2019, el proyecto Event Horizon Telescope consiguió obtener la primera imagen de un agujero negro gigante en el centro de la galaxia M87, en el que se ve exactamente la sombra del agujero negro de 6500 millones de veces la masa del Sol.

Genzel, Ghez y Sgr A*

Por su parte, el trabajo de los grupos de los otros dos galardonados, Reinhard Genzel (MPE – Alemania) y Andrea Ghez (UCLA – USA), se ha centrado en ver de cerca y en detalle como es el espacio tiempo alrededor del agujero negro de 4 millones de soles (conocido como Sagitario A* o Sgr A*) que hay en el centro de nuestra galaxia, la Via Láctea.

De hecho, el Premio Nobel de Física de este año se les concede por el descubrimiento de que Sgr A* es un agujero negro, algo que consiguieron demostrar trazando durante años las órbitas de estrellas a su alrededor.

Partes centrales de nuestra galaxia, la Vía Láctea, observadas en el infrarrojo cercano con el instrumento NACO del Very Large Telescope. Siguiendo los movimientos de las estrellas más cercanas al centro durante más de 16 años, los astrónomos fueron capaces de determinar la masa del agujero negro súpermasivo que yace en su interior. / ESO/S. Gillessen et al.

Partes centrales de nuestra galaxia, la Vía Láctea, observadas en el infrarrojo cercano con el instrumento NACO del Very Large Telescope. Siguiendo los movimientos de las estrellas más cercanas al centro durante más de 16 años, los astrónomos fueron capaces de determinar la masa del agujero negro súpermasivo que yace en su interior. / ESO/S. Gillessen et al.

Una de ellas, prosaicamente llamada estrella S2, completa su órbita cada 16 años, y alcanza en su punto de máximo acercamiento a este agujero negro (la última ocasión en mayo de 2018) un 3 % de la velocidad de la luz. Sgr A* constituye un laboratorio de ensueño para verificar las predicciones de la relatividad general en las proximidades de un agujero negro gigante.

Los desafíos que han afrontado estos equipos para conseguir estas mediadas son extraordinarios. En la ESO (Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral) llevamos 30 años colaborando y dando apoyo al equipo de Genzel.

Sortear el emborronamiento de nuestra atmósfera

Las observaciones que ha realizado sobre Sgr A* se han hecho en los telescopios de la ESO en Chile, primero en el New Technology Telescope (NTT) en La Silla, y en los últimos 20 años en el Very Large Telescope (VLT) y su interferómetro (VLTI) en Paranal. El principal reto para conseguir medir la posición y velocidad de las estrellas que, como S2, orbitan alrededor de Sgr A* es evitar el emborronamiento que causa la atmósfera terrestre.

El equipo de Genzel desarrolló instrumentos que ayudaron a corregir los efectos indeseados de la turbulencia atmosférica en tiempo real y medir con precisión las velocidades de estas estrellas cerca del agujero negro Sgr A*.

En este contexto, el equipo de Genzel desarrolló una cámara Speckle para el NTT que se usó para rastrear la posición de estas estrellas. Más tarde, los instrumentos NACO y SINFONI se apoyaron en la técnica conocida como óptica adaptativa (también usada en oftalmología y en imagen de tejidos celulares) para corregir los efectos indeseados de la turbulencia atmosférica en tiempo real y medir con precisión las velocidades de estas estrellas cerca de Sgr A*.

La última maravilla tecnológica desarrollada por el equipo de Genzel, junto con otros centros como ESO, se llama GRAVITY, un instrumento que combina interferométricamente la luz de los cuatro telescopios de 8 metros de Paranal, cada uno de ellos utilizando óptica adaptativa.

El profesor Reinhard Genzel (MPE Garching) en el Observatorio Paranal. / ESO

En la ESO se decidió que la observación de la estrella S2 en su época de máximo acercamiento a Sgr A* en 2018 con estos instrumentos era la principal prioridad científica. Hubo que desarrollar nuevos detectores, reducir en un factor 10 las vibraciones en la plataforma donde se asienta el VLTI, y reformar muchas infraestructuras en el observatorio de Paranal para facilitar estas observaciones, que tuvieron prioridad absoluta.

El retorno científico estuvo a la altura del esfuerzo realizado: el equipo de Genzel no solo contribuyó al descubrimiento del agujero negro gigante Sgr A*, sino que consiguió medir cuantitativamente dos predicciones de la teoría de la relatividad general: el desplazamiento al rojo gravitatorio en la velocidad de la estrella S2 y más recientemente que la órbita de S2 gira o ‘precesa’.  Son importantes trofeos científicos para un tema, los agujeros negros, que continúa cautivando la atención de todos.

Últimas noticias publicadas Ver más

26 Mar 2025 | Internacional
El telescopio espacial James Webb resuelve el misterio del ‘tornado cósmico’

La tecnología de las cámaras integradas en el telescopio James Webb ha resuelto el misterio de la zona borrosa en la punta de la protoestrella…

Leer más
20 Mar 2025 | Andalucía
El equinoccio de marzo marca el inicio de la primavera en el hemisferio Norte
Hoy jueves 20 de marzo a las 10:02 hora peninsular comenzará la primavera en el hemisferio norte, según indica Observatorio Astronómico Nacional, mientras que en la mitad Sur de la Tierra tendrá lugar el inicio del otoño. Los habitantes de España verán cómo se alargan los días ya que el sol saldrá cada mañana más de un minuto antes, mientras por la tarde se pondrá más de un minuto después. La estación durará aproximadamente 92 días y 18 horas, y terminará el 21 de junio con el comienzo del verano.
Leer más
20 Mar 2025 | Internacional
Descubren oxígeno en la galaxia más lejana conocida
Dos equipos diferentes de astrónomos han detectado oxígeno en la galaxia JADES-GS-z14-0, a 13 400 millones de años luz de la Tierra, la más distante que se conoce hasta el momento. El hallazgo sugiere que esta es químicamente mucho más madura de lo esperado. 
Leer más
404 Not Found

404 Not Found


nginx/1.18.0
Ir al contenido