Premio Nobel de Física: qué es la singularidad, el corazón de los agujeros negros donde se han roto todas las leyes conocidas de la naturaleza

“Para Genzel y Ghez, su contribución es que pudieron usar observaciones astronómicas para mostrar la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia”, explica a BBC Mundo. Eduard Larrañaga, Físico teórico y profesor del Observatorio Nacional de Colombia.

“En el caso de Penrose, aunque entendemos que la Academia también lo recompensa por el problema de los agujeros negros, su contribución a la física va mucho más allá”, agrega.

Según el físico colombiano, las ecuaciones y teorías de Penrose ayudaron a los científicos hace más de medio siglo a comprender que los agujeros negros predichos por la teoría general de la relatividad de Einstein eran realmente posibles.

“Aunque la teoría general de la relatividad se remonta a 1916, no fue hasta la década de 1950 cuando el tema no se abordó mucho, ya que incluso el propio Einstein pensaba que los agujeros negros no son posibles en la naturaleza debido a sus extrañas propiedades”, recuerda. .

Un físico colombiano dice que en la década de 1950, algunos estudiantes de Einstein comenzaron a hacer algunos cálculos para explicar cómo una estrella puede causar un agujero negro cuando muere.

“Sin embargo, los cálculos que se hicieron en ese momento se hicieron bajo el supuesto de que la estrella era completamente esférica, pero esa es la idealización del problema, porque en realidad las estrellas no son así”, dice Larrañaga.

“Penrose hace esto para que incluso las estrellas que no tienen un comportamiento completamente esférico pero que tienen perturbaciones puedan pasar por un proceso de colapso que conduciría a la formación de un agujero negro”, agrega.

Por lo tanto, dice, la teoría de Penrose mostró la posibilidad de la existencia de estos objetos elusivos en la naturaleza.

Según un investigador colombiano, Penrose influyó considerablemente en la física a través del desarrollo de la gravedad o la cosmología, pero su contribución al estudio de los agujeros negros no determinó su origen.

Ahora el ganador del premio Nobel británico consideró que en algunas partes del universo, y especialmente en medio de los agujeros negros, existían ciertas “singularidades” que de alguna manera cuestionaban todas las leyes de la física.

Años más tarde, sus discípulos aplicaron sus frases sobre singularidades, Stephen Hawking, también comprende la etapa inicial de la explosión inicial.

Según Larrañaga, Penrose comenzó entendiendo que hay ciertos puntos o condiciones de tiempo-tiempo en los que la física deja de funcionar.

En otras palabras, cuando creemos en leyes universales, no se aplica.

“Por ejemplo, un agujero negro. Sabes que un agujero negro es un objeto que tiene una gran cantidad de gravedad. ¿Por qué tiene una gran cantidad de gravedad? Porque tiene mucha masa. Y resulta que esta masa se concentra en un área muy pequeña. Entonces, en ese punto, la gravedad es infinita, la densidad es infinita y muchas otras cantidades físicas llegan al infinito ”, explica.

Según el investigador, cuando esto sucede, estos “infinitos” no pueden ser tratados por la matemática ordinaria: “Cualquier ecuación con infinitos deja de tener sentido”, dice.

Esto, dice, da origen a estas “singularidades” a lo largo del tiempo.

“Es un punto en el universo donde las ecuaciones de la física dejan de funcionar por alguna razón. Por lo general, es porque cantidades físicas como la masa o la densidad aumentan hacia el infinito”, dice.

Eso es lo que sucede, dice el investigador, en medio de los agujeros negros.

Allí, “toda la masa se ha acumulado, por lo que la densidad es infinita. En ese punto, las ecuaciones de la física de la relatividad general no funcionan”, señala.

Según Larrañaga, la singularidad es entonces el centro de los agujeros negros en los que se concentra toda la masa.

“Es el corazón, el núcleo del agujero negro, donde la densidad es infinita y por eso las ecuaciones de la física no funcionan, porque donde aparece la densidad, todo crece. Entonces las ecuaciones dejan de funcionar”, argumenta.

El físico colombiano recuerda que este enfoque fue fundamental porque ayudó a comprender tanto los agujeros negros como los procesos cosmológicos como Explosión inicial.

Sin embargo, explica que su complejidad y su importancia para la física son tales que muchos científicos cuestionan su existencia.

“Hoy en día, hay muchos físicos que creen que no existen singularidades porque si se adoptan, las leyes de la física colapsarán allí”, dice.

“Entonces cuando nosotros, como físicos, aceptamos singularidades, aceptamos que la física tiene un límite“.

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