Los laureados con el Premio Nobel de Física 2020 parecen contradecir una de las características del objeto celeste que vienen estudiando desde hace años. Los agujeros negros, dada su masa tan masiva, deforman tanto el espacio-tiempo que ni siquiera la veloz luz es capaz de escapar de ellos (razón por la cual se llaman justamente “negros”). Sin embargo el conocido físico Roger Penrose, compañero de investigaciones y coautor de populares libros de Stephen Hawking, y la física Andrea Ghez y su colega Reinhard Genzel, lograron escapar de la voraz y compactadora atracción de los agujeros negros y brillar en el firmamento de la ciencia.
La Real Academia Sueca de Ciencias anunció en transmisión por streaming hoy martes que el Premio Nobel de Física 2020 será compartido pero no en partes iguales. La mitad del Nobel (el tema importante para esta división no es la estatuilla, sino las 10 millones de coronas suecas de cada premio) va para Roger Penrose, actual investigador de la Universidad de Oxford, Reino Unido, “por el descubrimiento de que la formación de agujeros negros es una predicción robusta de la teoría general de la relatividad”, mientras que la mitad restante se divide entre Reinhard Genzel, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Alemania, y la Universidad de California, Estados Unidos, y Andrea Ghez, también de la Universidad de California, “por el descubrimiento de un objeto compacto supermasivo en el centro de nuestra galaxia” que, hasta ahora, no podría tratarse de otra cosa que no sea un agujero negro. Para todos aquellos que nos fascinamos con los agujeros negros, el premio es una gran alegría. Para quienes queremos una ciencia sin sesgos de género, se trata de un trago semiamargo: si bien la física Ghez fue galardonada, en los Nobel por ahora los científicos aventajan a las científicas por 5 a 1 (o en 1,75 a 0,25 si tomamos en cuenta la división de los premios).
Los agujeros negros y el nacimiento del Universo
“Roger Penrose utilizó ingeniosos métodos matemáticos en su demostración de que los agujeros negros son una consecuencia directa de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein”, fundamenta la academia sueca, señalando que incluso el propio Einstein no creía que los agujeros negros existieran realmente. El tema de los agujeros negros, como consecuencia de la teoría de la relatividad, se venía conjeturando desde hacía tiempo, pero faltaban ecuaciones y fórmulas que, al menos teóricamente, pudieran explicarlos de una manera que satisficiera a la ciencia. Eso cambió el 18 de enero de 1965, cuando Penrose publicó su artículo “Gravitational collapse and space-time singularities” (algo así como “Colapso gravitacional y singularidades del espacio tiempo”) en la revista Physical Review. Einstein ya había muerto hacía una década, y fue una pena, ya que como la propia academia sueca reconoce, el artículo de Penrose “todavía se considera la contribución más importante a la teoría general de la relatividad desde Einstein”. En el corazón de los agujeros negros se crea una singularidad en la que “cesan todas las leyes conocidas de la naturaleza”.
Los premios Nobel se entregan a científicos y científicas vivos. Pero no cabe duda de que si Stephen Hawking aún estuviera en el planeta, habría compartido el galardón con su viejo amigo y colega Penrose. ”El trabajo que Roger Penrose y yo hicimos entre 1965 y 1970 mostró que, según la relatividad general, debe haber una singularidad de densidad infinita y curvatura espacio-temporal dentro de un agujero negro”, escribía Hawking en su afamado libro Una historia breve del tiempo.
Este trabajo colaborativo fue reconocido por el físico teórico de la Academia de Ciencias del Uruguay Rodolfo Gambini, quien cuando falleció Hawking contó a la diaria que dos de las tres grandes contribuciones que a su juicio Hawking hizo a la ciencia fueron en conjunto con Penrose. “Entre los dos probaron que si uno reúne suficiente materia, es decir, una masa suficientemente alta, entonces necesariamente se forman agujeros negros”, decía Gambini, que agregaba que tal previsión en su momento tuvo una gran importancia “porque no se tenía claro, a partir de datos observacionales, si los agujeros negros existían o no. Había previsiones teóricas basadas en la teoría de Albert Einstein, pero no se pensaba que era un destino natural de la materia. Luego de eso se descubrió una cantidad enorme de agujeros negros por distintos métodos, y hoy eso está consagrado como algo que es parte de la naturaleza”.
En el Nobel de Física 2020 no lo mencionan, pero el trabajo de Penrose y Hawking con los agujeros negros llevó a desarrollar y dar pie a una idea que hoy define nuestra visión del universo en que vivimos. “Roger Penrose y yo mostramos que la teoría general de la relatividad de Einstein implicaba que el universo debe tener un comienzo y, posiblemente, un final”, decía Hawking en el libro ya mencionado. “Él fue, nuevamente junto con Penrose, quien mostró que la teoría de que el universo apareció con una gran explosión inicial era una solución, desde el punto de vista físico, sumamente plausible. De manera que el trabajo de ellos consagró algo que también provenía de los tiempos de Einstein, pero que generaba cierto escepticismo”, explicaba Gambini. Por así decirlo, Hawking y Penrose ayudaron al big bang de la teoría del big bang.
Un agujero negro en nuestra propia galaxia
“Reinhard Genzel y Andrea Ghez lideran cada uno un grupo de astrónomos que, desde principios de la década de 1990, se han centrado en una región llamada Sagitario A* en el centro de nuestra galaxia”, reseña la academia sueca. Y algo no andaba bien allí: las estrellas de ese sector se movían a velocidades mayores que las esperables. Algo había allí que las tironeara de tal manera. Algo masivo. ¿Acertaron? Va una pista: “Las mediciones de estos dos grupos concordaban, y ambos encontraron un objeto invisible extremadamente pesado que tira del revoltijo de estrellas, haciendo que se apresuren a velocidades vertiginosas. Alrededor de cuatro millones de masas solares se agrupan en una región no mayor que nuestro Sistema Solar”, dice la academia. Va spoiler: “Su trabajo pionero nos ha proporcionado la evidencia más convincente hasta ahora de un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea”, señalan al fundamentar el galardón a partes iguales entre ambos líderes de equipos de investigación.
También reconocen que tanto Ghez como Genzel “desarrollaron métodos para ver a través de las enormes nubes de gas y polvo interestelar hasta el centro de la Vía Láctea”, “perfeccionaron nuevas técnicas para compensar las distorsiones causadas por la atmósfera de la Tierra, construyeron instrumentos únicos y se comprometieron con la investigación a largo plazo”. “Sentí una mezcla de duda y excitación”, dijo por videoconferencia Andrea Ghez al recordar el momento en que realizaba sus observaciones. “Son las sensaciones que se sienten cuando te das cuenta de que estás en la frontera de la investigación en la que tenés que cuestionarte lo que estás viendo”, añadió.
Por todo ello, el comité de los Nobel afirma que los “tres galardonados comparten el Premio Nobel de Física de este año por sus descubrimientos sobre uno de los fenómenos más exóticos del universo, el agujero negro”. O mejor dicho, sus contribuciones fueron tales que, por más que sean sensorialmente inimaginables, los agujeros negros no son algo exótico para los humanos del siglo XXI.