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El agujero negro de Einstein cambia nuestro mundo

06/05/2019 04:49 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

La imagen de un borroso anillo rojizo y amarillento con el centro negro recien desvelada se ha convertido en un hallazgo histórico para la Humanidad y la Ciencia, al tratarse de la primera fotografía obtenida de un agujero negro,

La imagen de un borroso anillo rojizo y amarillento con el centro negro recien desvelada  se ha convertido en un hallazgo histórico para la Humanidad y la Ciencia, al tratarse de la primera fotografía obtenida de un agujero negro, uno de los fenómenos más desconocidos del Universo.

  "Es un enorme logro para la humanidad, la fotografía que imaginó un hombre solo hace un siglo, en 1915: Albert Einstein", resumió al desvelar la fotografía el comisario europeo de Investigación, Ciencia e Innovación, Carlos Moedas, quien aseguró que la ciencia distinguirá entre "el tiempo antes y después de la imagen". 

 Presentada en Bruselas y simultáneamente en Santiago de Chile, Shanghai, Tokio, Taipei y Washington, la fotografía es en realidad un 'puzzle' de varias imágenes generadas a partir de ondas de radio por el proyecto Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), una red de ocho observatorios situados en distintos puntos del mundo.

 ¿Qué se sabe de este agujero negro hasta ahora?

La imagen de lo que los científicos califican como un "absoluto monstruo" corresponde al agujero negro supermasivo ubicado en el centro de la galaxia M87, a 53, 3 millones de años luz de la Tierra, al que los científicos se refieren como 'estrella M87', aunque Larry Kimura, profesor de lengua de la Universidad de Hawái-Hilo, ya se ha referido a él como Powehi. Es tres millones de veces más grande que nuestro planeta, según la BBC. La sombra de un agujero negro es lo más cercano a lo que podemos llegar de obtener una imagen de un agujero negro en sí, un objeto completamente oscuro del cual ni siquiera la luz puede escapar. El borde del agujero negro (el horizonte de sucesos del cual el EHT toma su nombre) es unas 2, 5 veces menor que la sombra que proyecta y tiene un tamaño algo menor de 40.000 millones de kilómetros. Los agujeros negros son objetos relativamente pequeños, lo que ha hecho que sea imposible observarlos hasta ahora. Como el tamaño de un agujero negro es proporcional a su masa, cuanto más masivo es el agujero negro, más grande es su sombra. Gracias a su gigantesca masa y relativa proximidad, se estimó que el agujero negro en Messier 87 (M87) es uno de los más grandes que podemos observar desde la Tierra, convirtiéndolo en un objetivo perfecto para el EHT, señalaba estos días el CSIC.

 

"Muchas de las características de la imagen observada coinciden con nuestra comprensión teórica sorprendentemente bien", han admitido los científicos tras la presentación mundial de este hito. La imagen muestra un anillo brillante formado cuando la luz se curva en la gravedad intensa alrededor de un agujero negro que es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol y 1.500 veces mayor que el de la Vía Láctea, de acuerdo con los cálculos realizados a partir de la observación. "Lo que vemos en la imagen es más grande que todo nuestro Sistema Solar", afirmó a la BBC el profesor Heino Falcke, de la Universidad Radboud en Holanda, quien propuso originalmente el experimento. Esta imagen largamente buscada proporciona la evidencia más sólida hasta la fecha de la existencia de agujeros negros supermasivos y abre una nueva ventana al estudio de los agujeros negros, sus horizontes de eventos y la gravedad, según destaca en un comunicado el proyecto EHT. Un misterio teorizado desde Einstein a Hawking Los agujeros negros, imaginados a inicios del siglo XX por el físico Albert Einstein y teorizados por su colega Stephen Hawking en los años setenta a partir de la radiación que emiten, son una masiva concentración de materia comprimida en un área pequeña que genera un campo gravitatorio que engulle todo lo que le rodea, incluida la luz.

 

 Ese misterioso fenómeno astrofísico supone la última fase en la evolución de un tipo de enormes estrellas que son al menos 10 veces más grandes que el Sol. Cuando una "gigante roja" se acerca a la muerte, se repliega sobre sí misma y concentra su masa en una superficie muy pequeña, que se conoce como "enana blanca". Si este proceso de gravedad extrema continúa, se transforma en un agujero negro, delimitado por lo que se conoce como "horizonte de sucesos", que es el punto de no retorno a partir del cual nada que sobrepase esa frontera puede escapar de su atracción y en cuyos aledaños giran aglomeraciones de gas aproximadamente en una órbita circular. ¿Qué se ve en la foto? "Lo que vemos en la foto es la silueta, la sombra, el perfil... es como una especie de halo. El agujero negro atrapa luz, pero también la desvía. Todo lo que haya brillante detrás del agujero negro lo vemos en el borde, y por eso lo vemos brillante", explicó tras la presentación en Bruselas el español Eduardo Ros, coordinador del Departamento de Radio Astronomía/Interferometría de muy larga base del Instituto Max Planck de Bonn (Alemania). El investigador zaragozano agregó que la imagen final que se aprecia es "una especie de anillo, de halo o de corona que nos enseña lo que hay delante pero también lo que hay detrás, como una especie de ojo de pez". Para ello se ha utilizado la "interferometría de muy larga base", o VLBI por sus siglas en inglés, que "proporciona la mayor resolución que existe en astronomía" y permite "observar con un detalle que es mil veces mejor que el telescopio espacial Hubble". "El truco que hacemos para esto es que hacemos un telescopio que es tan grande como la Tierra, pero como no podemos llenar la Tierra de telescopios, utilizamos unos pocos que están distribuido en distintos puntos de la superficie, dejamos que la Tierra gire, grabamos los datos y luego los transformamos para poder obtener una imagen", añadió.

 

 Se parece al proceso que emplea el oído con la acústica, que transforma ondas en notas musicales, lo que permite apreciar la música, pero en este caso con una onda de radio y seis metros cúbicos de discos duros para generar una imagen de un agujero negro que, en este caso, gira en el sentido de las agujas de un reloj. El histórico hallazgo es ciencia fundamental, pero el desarrollo tecnológico necesario para llegar a fotografiar un agujero negro ha permitido avanzar en muchas otras áreas como la geolocalización o la medicina. "Hemos transformado un concepto matemático, algo que se explica con fórmulas en una pizarra, en un objeto físico que se puede observar", resumió el profesor de Astrofísica de la Universidad Goethe de Fráncfort Luciano Rezolla

Gracias a Einstein hemos descubierto la verdadera estructura interna de la materia y nos dirige al sueño de una teoría que lo abarque todo

 

 

La Física nunca volverá a ser la misma

Desde el interior del átomo a la estructura del espacio, pasando por el corazón de las galaxias, nada se puede entender sin echar mano de sus ideas. Sus trabajos han influido decisivamente en la Física del siglo XX.

Misterio cósmico De su teoría de la relatividad se deduce la existencia de agujeros negros, esto es, regiones del espacio de las que nada, ni siquiera la luz, puede escapar.

En 1969 se publicaba en serbio la biografía de Mileva Maric. Su autor, Desanka Trbuhovic-Gjuric, defendía que gran parte de la relatividad especial era creación, no de Einstein, sino de su primera mujer. No era la primera vez que se lanzaba este tipo de acusación, ni tampoco fue la última. También se ha dudado su paternidad en las ecuaciones clave de la relatividad general. Algunos historiadores han señalado que el artículo donde aparecen por primera vez las ecuaciones del campo gravitatorio fue enviado por Einstein a la Academia de Ciencias de Berlín el 25 de noviembre de 1915, pero 5 días antes el gran matemático de Gotinga David Hilbert enviaba otro titulado Los fundamentos de la Física donde también aparecen las ecuaciones de la relatividad general. ¿Pudo haberse inspirado Einstein en este artículo que sabemos que Hilbert le envió para encontrar las ecuaciones que buscaba con ahínco desde 1907? En principio es posible, aunque lo que resulta innegable es que la interpretación correcta corresponde, sin lugar a dudas, a Einstein. No obstante, ambas acusaciones no se sostienen. La primera, porque en ningún momento de su vida Mileva comentó tal punto y no hay ninguna indicación en los documentos de la época que nos haga pensar así (algunos conspiranoicos han querido ver en el hecho de que Einstein le entregara la totalidad del dinero del premio Nobel a Mileva, como le prometió en el divorcio, una forma de acallar su voz). La segunda, sólo se pudo resolver a favor de Einstein en 1999 porque se encontraron las primeras pruebas del artículo de Hilbert, fechadas el 6 de diciembre de 1915.  Un universo de goma

La paternidad de Einstein de ambas teorías es, pues, innegable. Lo que sí es cierto es que la construcción formal de ambas teorías fue labor de otros: Minkowski para la relatividad especial y el propio Hilbert y Noether, entre otros, para la general. Así, la primera solución a las ecuaciones de la relatividad general fue encontrada por el director del Observatorio de Postdam, Karl Schwarzschild. Con cuarenta años, se alistó como voluntario al comenzar la Primera Guerra Mundial y mientras se encontraba en el frente ruso, en diciembre de 1915, halló una solución analítica al problema de una masa puntual situada en el espacio vacío. Desgraciadamente, no pudo defender su trabajo en la Academia. Durante su estancia en el frente oriental contrajo una enfermedad de la piel, el pénfigo, en aquella época incurable y mortal. Repatriado urgentemente, murió el 11 de mayo de 1916 en un hospital de Postdam.

Un nuevo universo Einstein cuántico Su trabajo abrió la exploración el interior de la materia. Hoy sabemos que protones y neutrones están compuestos por quarks 

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Uno de sus mayores logros es que la descripción del espacio-tiempo encontrada explica correctamente el campo gravitatorio del Sistema Solar. Sin embargo, lo realmente fascinante es que esa misma descripción introduce uno de los objetos más desconcertantes de la física: el agujero negro. Schwarzschild demostró que si una masa está lo suficientemente concentrada, la curvatura del espacio en regiones próximas alcanzará tal magnitud que la dejará separada, aislada, del resto del Universo. Cualquier masa que se precipite en su interior se perderá irremisiblemente. La relatividad general también predice que el Universo se encuentra en expansión. Cuando Einstein descubrió esta consecuencia no pudo creérsela. Para evitarlo, modificó las ecuaciones introduciendo un término ajeno a la teoría que detenía esa expansión: la constante cosmológica. Cuando tiempo después el astrónomo Edwin Hubble descubrió la expansión del Universo, Einstein declaró que la introducción de la constante cosmológica había sido el mayor error de su vida.

 Y sin embargo... existen

Durante muchos años, pensar que los agujeros negros existían era cosa de locos; ni al propio Einstein le gustaba esta consecuencia de sus propias ecuaciones. Se pensaba que la naturaleza encontraría la forma de que la materia en colapso gravitatorio pudiera escapar a ese funesto destino. Pero en los años 70 Stephen Hawking y Roger Penrose se encargaron de demostrar que las singularidades del espacio-tiempo son inevitables.

Un agujero negro emite ondas gravitacionales, ondulaciones del espacio-tiempo, que los científicos quieren detectar.

 

 Una teoría de todo

Quien sacó todo el partido a la cosmología encerrada en la relatividad general fue un meteorólogo ruso llamado Alexander Friedmann, que optó por resolver las ecuaciones para descubrir cuál sería el futuro del Universo. Y encontró que sólo hay dos opciones: un Universo abierto en continua expansión, y un Universo cerrado, donde la expansión se detiene y comienza a contraerse. Después entró en acción el belga Georges Lemâitre, un sacerdote con una encendida pasión por la Física, que siguiendo las ideas de Friedmann pensó que si se pasaba la película del Universo al revés, hacia el origen de todo, la materia tendría que haber estado concentrada en un punto, que bautizó con el nombre de átomo primitivo. Hoy su extravagante idea es aceptada por los cosmólogos de todo el mundo y Lemâitre es reconocido como el padre del Big Bang.

Un nuevo universo  Los trabajos de Einstein nos mostraron el verdadero rostro de un cosmos que hasta entonces se había ocultado a nuestros ojos.

Pero la gran revolución en la Física vino del Einstein que demostró que la luz presenta dos naturalezas: corpuscular, como los balines disparados en una feria, y ondulatorio, como las olas de un estanque. Esta visión la completó en 1924 el francés Louis de Broglie, al afirmar que ni siquiera los balines tenían que comportarse siempre como balines; también podían comportarse como las olas del estanque. La misma materia presenta esta dualidad onda-corpúsculo. El siguiente paso lo dieron Werner Heisenberg, que creó un esquema matemático conocido como mecánica matricial, con la que fue capaz de reproducir los resultados de la vieja teoría cuántica, y Erwin Schrödinger, que ofreció una formulación matemática a las teorías de De Broglie: nacía así la mecánica ondulatoria. Paul A. M. Dirac demostró que ambas eran formulaciones equivalentes de lo que desde entonces se conoce como mecánica cuántica. Con ella, no sólo hemos sido capaces de construir televisores y ordenadores, sino que hemos descubierto la verdadera estructura interna de la materia y nos dirige al sueño de una teoría que lo abarque todo. Éste es el legado de Einstein: una nueva visión del mundo, de lo muy pequeño a lo inmensamente grande. Una visión en la que el propio espacio se ha convertido en una tela elástica que se estira y deforma y el decurso del tiempo depende de la velocidad a la que nos movemos

 


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