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El pasado 10 de abril vimos cómo es un agujero negro por primera vez en la historia. La imagen fue fruto del trabajo de un consorcio internacional de 200 científicos del «Event Horizon Telescope» (EHT) y de un avance tecnológico sin precedentes. Los investigadores sincronizaron ocho observatorios para crear un telescopio virtual tan grande como la Tierra, que fue capaz de captar un objeto que en el cielo tendría el tamaño de una naranja puesta en la superficie de la Luna. Después, procesaron una cantidad ingente de datos, con la ayuda de supercomputadores, para poder reconstruir la sombra del misterioso cuerpo. Finalmente, la imagen obtenida confirmó los postulados de la Relatividad General de Albert Einstein, que el científico alemán esbozó en su pizarra, hace más de 100 años.
Y no sin esfuerzo. El genio estuvo casi una década trabajando en su teoría. En el año milagroso de 1905 había publicado cuatro artículos fundamentales para la Física, poco después de acabar su doctorado. En ellos explicaba el movimiento browniano, el efecto fotoeléctrico, por el que recibió el Nobel de Física, en 1921, y que sugirió fuertemente la dualidad onda-corspúsculo de la luz, desarrolló la Relatividad Especial, que acabó con la noción de tiempo y espacio absolutos, y estableció la equivalencia masa-energía, con su famosa fórmula (E=mc^2). Pero no fue hasta 1915 cuando publicó su Relatividad General, en la que presentó un marco teórico que sustituyó a la Gravitación Universal de Isaac Newton, publicada en 1686. De acuerdo con la Relatividad General, la atracción gravitatoria observada entre masas (como planetas) no se debe a la acción de fuerzas a distancia, sino a la curvatura del espacio-tiempo.
La importancia del tesón
«Una de las cosas que hacen a un científico ser un gran científico es la porfía», ha explicado a ABC Andrés Gomberoff, profesor en la Universidad Adolfo Ibáñez, en Santiago de Chile, y autor de «Einstein para perplejos» (Debate). «Y él la tenía. Creía en sus ideas y las llevaba hasta el final. Estuvo 10 años buscando algo porque sentía que era lo correcto, aunque no le resultaba, pero él siguió. Lo pensó mucho, hizo muchos zigzags y tuvo que aprender nuevas matemáticas... Hasta que dio con su teoría final, en 1915».
«Einstein creía en sus ideas y las llevaba hasta el final. Estuvo 10 años buscando algo porque sentía que era lo correcto, aunque no le resultaba, pero él siguió»
El tesón de Einstein cambió nuestra concepción del espacio, del tiempo, de la materia y del Universo. La Relatividad General consiguió explicar varias anomalías observadas en la órbita de Mercurio, que las teorías de Newton no podía explicar y, en 1919, Arthur Eddington confirmó que el Sol curvaba el espacio-tiempo gracias a un eclipse total. La Relatividad predijo la existencia de ondas gravitatorias, que fueron descubiertas de forma directa por primera vez en 2015, y su esbozo de las ecuaciones fue resuelto por otros científicos para ir dando forma al concepto de agujero negro. Pero se puede decir que el tesón de Einstein también le llevó a equivocarse.
A partir de la teoría de Einstein, otro físico y matemático alemán, Karl Schwarzschild logró un año más tarde resolver las ecuaciones de campo de Einstein. La historia de este científico es peculiar, porque lo hizo mientras combatía en las trincheras en la Primera Guerra Mundial. Schwarzschild logró predecir la existencia de una circunferencia crítica alrededor de un punto minúsculo en el que se condensa una enorme cantidad de materia, la singularidad, más allá de la cual la luz ya no puede pasar. Llamó a ese límite “radio de Schwarzschild”, una distancia que más tarde se conocería como horizonte de sucesos.
En teoría, según la teoría de la relatividad general, cualquier masa puede comprimirse lo suficiente para formar un agujero negro. El único requerimiento es que el tamaño físico del área sea menor que el radio de Schwarzschild. Así, por ejemplo, el Sol se convertiría en un agujero negro si su masa se comprimiera en una esfera de 2,5 km de diámetro.
Einstein nunca llegó a entender que había un objeto como un agujero negro, tal como lo entendemos ahora”
CARLOS SOPUERTA
“Un agujero negro no depende de qué tipo de materia está hecho. Es una región del espacio-tiempo de la que ni la luz puede escapar”, puntualiza el físico teórico Carlos Sopuerta, científico titular del CSIC en el Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC-IEEC), experto en ondas gravitacionales.
“Einstein no los predijo, sino que murió sin saber lo que eran. De hecho, ni el propio Schwarzschild, que es el autor de la solución de las ecuaciones de campo de Einstein, sabía lo que son. Lo único que conocían es que la solución describía un campo gravitatorio de un objeto simétrico, de una bola. Y que el efecto gravitatorio dependía de la masa del objeto y de la distancia. Tanto daba de qué estaba hecho. En los años 50 se empezó a vislumbrar lo que pasaba, aunque no fue hasta los años 60 cuando se pusieron las bases para entender qué es un agujero negro y en los 70, John Wheeler, un físico de la Universidad de Harvard, acuñó finalmente el término”, explica Sopuerta, que remacha que “Einstein nunca llegó a entender que había un objeto como un agujero negro, tal como lo entendemos ahora”.
Desde entonces, los científicos han estudiado estas regiones oscuras fascinantes del universo, que han podido detectar indirectamente, a partir del comportamiento de la materia que los rodea. El primero en ser detectado fue un objeto conocido como Cygnus X-1. En 1971 los científicos detectaron emisiones de radio procedentes de Cygnus X-1 y llegaron a la conclusión que allí había un objeto extremadamente masivo, que identificaron como un agujero negro.
Espero te sirva :)