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Los resultados de Genzel y Ghez se consideran las mejores evidencias de que los hoyos negros supermasivos existen: Luis Felipe Rodríguez Jorge, del Colegio Nacional

El Colegio Nacional transmitió en vivo el 2 de noviembre la conferencia El regreso de los hoyos negros: El Premio Nobel de Física 2020, que impartió el colegiado Luis Felipe Rodríguez Jorge, como parte del nuevo ciclo Noticias del cosmos

En los últimos años los hoyos negros han estado muy presentes en las noticias y dos premios Nobel, el del 2017 y 2020, fueron entregados a investigaciones que tienen que ver con ellos.  Estos objetos cósmicos son una consecuencia de la teoría de la relatividad general que propuso Albert Einstein en 1916, con estas palabras el colegiado Luis Felipe Rodríguez Jorge inició su conferencia El regreso de los hoyos negros: El Premio Nobel de Física 2020, que formó parte del nuevo ciclo Noticias del cosmos de El Colegio Nacional.

En la sesión transmitida en vivo por las plataformas digitales de la institución el 2 de noviembre, presentada por la colegiada Susana Lizano, el astrónomo mexicano comentó que después de la teoría de Einstein, el físico y matemático alemán Karl Schuwarszchild definió la región del espacio de la cual nada, ni siquiera la luz, podía salir. 

“Publicó una solución a las ecuaciones de Eisntein en la que planteó que si uno comprimía las cosas a un tamaño muy pequeño, la fuerza de gravedad se hacía tan grande que ni la luz podía escapar de ese objeto y se producía un cuerpo oscuro, que luego se bautizó como hoyo negro.”
Agregó que para entender un poco más este concepto se encuentra el recurso de la llamada  velocidad de escape, que se refiere a la velocidad mínima inicial que necesita tener un objeto para huir de la gravitación de un cuerpo astronómico y desplazarse; por ejemplo, si desde la superficie de la Tierra se quiere mandar un cañonazo para que la bala nunca más regrese se tendría que enviar a una velocidad muy grande y si se enviara a la Tierra, la velocidad sería de 11.2 kilómetros por segundo.

“Si comprimimos la Tierra a la mitad de su tamaño, esa velocidad de escape tendría que ser mayor porque la fuerza de gravedad sería mayor y subiría a 15.8 kilómetros por segundo, si continuamos haciendo esto va a llegar un momento en el que la velocidad de escape va a igualar o exceder a la velocidad de la luz, pero sabemos, por otro lado, que nada puede igualar a la velocidad de la luz.”

En palabras del experto en radioastronomía, la solución que propuso Schuwarszchil requería comprimir las cosas enormemente, es decir si se quisiera transformar a la Tierra en un hoyo negro, se tendría que comprimir al tamaño de una canica, lo que provocó que los investigadores, físicos y astrónomos de la época  consideraran díficil esta opción y por consiguiente  la existencia de los agujeros negros.  

“Sin embargo, la naturaleza ya tenía una manera de hacer hoyos negros con la muerte de las estrellas sólo que no la conocíamos porque son cuerpos estables. Por ejemplo, el Sol sale cada mañana y lo vemos del mismo tamaño porque hay dos fuerzas que se balancean en él, por un lado, está la fuerza de gravedad que quisiera comprimir su tamaño, y por otro, están los procesos de fusión nuclear que guarda en su interior  y producen presión que balancea a la gravedad.” 

De acuerdo con el colegiado, con el paso del tiempo la energía nuclear que hay en el centro de las estrellas se agota y ya no hay nada que pare la gravedad,  entonces el final de la vida de una estrella, que es el triunfo de la gravedad, provocará que el cuerpo de enormes dimensiones se contraiga y se convierta en un punto negro. 

“El Premio Nobel 2020 se le otorgó al distinguido matemático y físico británico Roger Penrose y fue precisamente por esta idea de la contracción de una estrella para formar un hoyo negro. Esto quiere decir que toda la masa de la estrella  acabaría en un punto de condiciones muy extrañas, lo que se conoce como una singularidad,  porque no entendemos muy bien la física que existe ahí.”

Se piensa que alrededor de este punto negro hay una superficie imaginaria, conocida como la superficie de eventos. Schuwarszchild  determinó que cualquier cuerpo que la cruce de afuera para dentro ya no podría salir y quedaría atrapado en el agujero negro. “Penrose lo que hizo fue demostrar que, independientemente de la simetría de la estrella, se iba a formar ese punto, esa singularidad. La singularidad entonces es el centro del hoyo negro, es un punto de densidad infinita y volumen cero.”

El científico mexicano puntualizó que “es curioso que le hayan dado el Premio Nobel porque es algo que aparentemente nunca vamos a poder demostrar, porque habría que mandar a alguien que cruzara esta superficie y viera si realmente hay una singularidad o no.” 

Durante su conferencia Rodríguez Jorge también se refirió al concepto de galaxias. “El Sol es parte de una familia del orden de 200 mil millones de estrellas atadas gravitacionalmente. Las galaxias tienen como punto principal su centro que se considera especial porque en ellos se produce luz en cantidades superiores a las que podría generarse con estrellas. De estas observaciones de mediados del Siglo XX, surgió la familia de agujeros negros supermasivos que, a diferencia de los provocados por la muerte de estrellas, alcanzan un masa de miles de millones superior a la del Sol.”

Entre la Tierra y el centro de la galaxia la luz tardaría 25,000 años en recorrer esa distancia, lo que sería difícil de observar debido a las nubes  de polvo cósmico.  Son las ondas de radio infrarrojas las que permiten atravesar esas nubes y estudiar lo que ocurre en el centro de las galaxias. 

El colegiado agregó que la otra mitad del Premio Nobel la recibieron dos astrónomos Observacionales, la estadounidense Andrea M. Ghez y el alemán Reinhard Genzel, quienes con  técnicas  de óptica adaptativa observaron que alrededor de la Vía Láctea había unas 20 estrellas circundantes y que esas estrellas  morían. 

El estudio de estas estrellas demostró de una manera incuestionable, irrebatible, que, aunque no se puede observar el agujero negro supermasivo, se pueden establecer sus propiedades estudiando la colosal gravedad que dirige el movimiento circundante de las estrellas y que donde se encuentran hay un cuerpo con una masa de 4 millones de veces la del Sol. “Esto fue lo que llevó al comité del premio Nobel a otorgarle la distinción a estos investigadores. Los resultados de Genzel y Ghez se consideran las mejores evidencias de que estos hoyos negros supermasivos existen.”

Puntualizó que “El campo de los hoyos negros tiene muchos retos a futuro y hay muchas preguntas por resolver, una de ellas es la de cómo se forman los hoyos negros supermasivos. Sabemos cómo se forman los chicos, pero no los grandes.”

La conferencia El regreso de los hoyos negros: el Premio Nobel de Física 2020 se encuentra disponible en la página de YouTube de El Colegio Nacional: elcolegionacionalmx. 

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