Telescopios en Chile, Hawking, un viejo Mercedes y un esquivo premio para las mujeres: Las historias tras el Nobel de Física 2020

El desarrollo de técnicas para visualizar el centro de la galaxia con telescopios del norte de Chile, las matemáticas para conocer más de cerca los secretos del universo y la cuarta mujer en 119 años de Premios Nobel son algunas de las memorias que deja el reconocimiento anunciado hoy a tres científicos, por su trabajo con los enigmáticos agujeros negros.




Este martes, el británico Roger Penrose, el alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez fueron galardonados con el Premio Nobel de Física 2020 por sus investigaciones sobre los enigmáticos agujeros negros, objetos que con cada descubrimiento plantean nuevas preguntas y requieren más investigación.

Mientras una parte del premio recayó en Penrose por demostrar “que la formación de un agujero negro es una predicción sólida de la teoría de la relatividad general”, la otra mitad se reparte entre Genzel y Ghez por descubrir “un objeto compacto y extremadamente pesado en el centro de nuestra galaxia”, según el jurado que entrega el reconocimiento.

“Los agujeros negros son bastante misteriosos ya que, por definición, no podemos verlos directamente, sólo podemos detectar los efectos que tienen en su entorno”, dice Eleonora Sani, astrónoma del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Paranal.

“Necesitamos entender, por ejemplo, cómo se formaron estos objetos supermasivos; a qué frecuencia giran (lo que se predice mediante una solución de ecuaciones de relatividad general); así como si los agujeros negros supermasivos coevolucionan con sus galaxias anfitrionas y cómo lo hacen”, agrega.

El abuelo de los agujeros negros

Desde 1965, Roger Penrose empleó la matemática para probar que los agujeros negros pueden formarse y convertirse en una entidad de la que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Según sus cálculos, los agujeros negros son una consecuencia directa de la teoría de la relatividad general de Einstein, quien falleció 10 años antes que el británico pudiese comprobar su teoría.

Además, la experiencia de Penrose en el área le permitió trabajar con el célebre astrofísico Stephen Hawking, dirigiendo su tesis cuando el científico recién comenzaba su carrera y su enfermedad degenerativa ya lo tenía confinado a una silla de ruedas.

Hawking presentó su primer gran avance teórico en 1970, explicando junto a Penrose la importancia de los agujeros negros para entender el comienzo y el fin del universo. Juntos probaron matemáticamente que en el momento de colapsar una estrella masiva, ésta termina en un agujero negro que contiene inevitablemente una singularidad, un punto en el espacio en el que la masa se comprime hasta una densidad infinita.

Cabe señalar que Hawking nunca obtuvo el preciado premio debido a que los descubrimientos de teorías científicas deben ser confirmados empíricamente, por datos observables.

De izquierda a derecha, Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez.

Un premio “muy masculino”

Con este reconocimiento, la estadounidense Andrea Ghez se convirtió en la cuarta mujer que gana un Premio Nobel de Física en sus 119 años de vida, siguiendo los pasos de Marie Curie (1903), Maria Goeppert-Mayer (1963) y Donna Strickland (2018).

“Espero poder inspirar a otras jóvenes en este campo, es un ámbito muy placentero si te apasiona la ciencia. Aquí hay mucho que hacer”, dijo la científica momentos después de conocer el anuncio, en un premio notoriamente dominado por hombres. Las cifras indican que en 220 ediciones, Ghez es la mujer número 53 en lograr un Nobel, y 18 en el área de las ciencias.

Viviana Guzmán, académica del Instituto de Astrofísica UC, además de recalcar la importancia a los descubrimientos en torno a los agujeros negros, apunta al reconocimiento a una mujer dentro del Premio Nobel de Física. “Hay muy pocas mujeres que lo han ganado, y no es porque haya pocas científicas. Es sólo algo inherente a la sociedad, que es súper difícil de sacar y si bien han habido avances, aún falta mucho”.

“Es algo inconsciente e incluso las mujeres lo tenemos. El hecho de menospreciar el trabajo de una mujer a diferencia de lo que ocurre si es hombre. Es algo que todavía pasa”, dice.

Guzmán menciona que “para mejorar esta situación es necesario visualizar el trabajo de las mujeres en la ciencia, algo que al principio cuesta, y lo entiendo también. Como profesora, además de mi trabajo debo intentar participar en actividades para hacer divulgación de lo que hacemos, y es el doble de trabajo entre las pocas mujeres que somos. Es importante hacerlo, pero es una dificultad más que tenemos porque nos quita tiempo de hacer ciencia”.

La académica menciona que en este sentido, la presencia de las mujeres va variando a medida que avanza el nivel académico: “En pregrado es parejo, 40-60 o mitad y mitad, pero luego en los post doctorados las mujeres van empezando a abandonar, y a nivel de profesores el nivel es de hasta un 30% de mujeres, mayormente debido a que al tener familia es difícil hacer investigación”.

En cuanto al Nobel, Andrea Ghez es conocida por su trabajo en el uso de técnicas de imágenes de alta resolución espacial para estudiar las regiones de formación de estrellas y el agujero negro supermasivo de 4,1 millones de masas solares conocido como Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea. En particular, estudia la cinemática, o interacciones entre estrellas, para caracterizar la región extremadamente dinámica en el centro de la galaxia.

Thomas Puzia, profesor del Instituto de Astrofísica UC e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), cuenta, en relación al descubrimiento que la hizo merecedora del Premio Nobel, que “se trata de la confirmación de una masa compacta en el centro de nuestra Vía Láctea, que básicamente hace que las estrellas giran en un modo en el que sólo se puede explicar con algo tan compacto y denso como un agujero negro”.

“Hoy está muy comprobada la existencia de estos objetos por ondas gravitacionales, con evidencia de varias decenas o centenares de masas solares", añade.

En su juventud, Ghez pasó dos veranos de su licenciatura trabajando en telescopios en Arizona y Chile. No sería la última vez que se encontraría con la tecnología del norte del país.

Professor Reinhard Genzel (MPE Garching) at the Paranal Observatory.

Telescopios chilenos

La estadounidense comparte la mitad del Premio Nobel con Reinhard Genzel, profesor emérito de física en la Universidad de California en Berkeley. Cada uno lidera un equipo de astrónomos que se ha centrado en mapear las estrellas más brillantes en el centro de la Vía Láctea, con una precisión cada vez mayor, utilizando los telescopios más grandes y poderosos del mundo para mirar a través de muchos años luz de gas y polvo interestelar, buscando enfocarse en las órbitas de las estrellas en el centro de la galaxia.

Genzel ha trabajado de cerca con el Observatorio Europeo Austral (ESO) durante unos 30 años, desarrollando instrumentos diseñados para rastrear las órbitas de las estrellas en la región de Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea. De esta forma, desde 1992 ha utilizado equipos de La Silla, el Very Large Telescope (VLT) y el Interferómetro del Very Large Telescope en el Observatorio Paranal.

Así, tras 16 años de rastrear estrellas en órbita alrededor de Sagitario A*, el equipo entregó la mejor evidencia empírica de la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Junto a los estudios realizados por Andrea Ghez, confirmaron por primera vez la relatividad general de Einstein cerca de un agujero negro supermasivo.

“Las observaciones cruciales han sido posibles gracias a las condiciones únicas en términos de transparencia y baja turbulencia que pueden aprovechar los telescopios ubicados en Chile”, afirma Eleonora Sani, quien en sus días como estudiante de doctorado, se unió al grupo en el MPE en Garching, que dirige Genzel.

“Aprecié particularmente el enfoque multidisciplinario adoptado por el grupo para responder preguntas fundamentales en física”, cuenta. “Más adelante en mi carrera he apoyado muchas jornadas de observación que el equipo de Genzel tuvo en el VLT de ESO; puedo recordar claramente una noche complicada para observar el centro galáctico en paralelo con dos instrumentos, ambos con óptica adaptativa llamados NACO y SINFONI. Se requirió una excelente coordinación y puedo recordar la emoción y la satisfacción de todos cuando detectamos una llamarada generada por el gas que cae en Sagitario A*”, dice.

“Observar el centro galáctico no es tarea fácil”, sostiene Thomas Puzia. “Hay mucho polvo que bloquea nuestra mirada directa al centro, por lo que observar en el rango óptico es imposible. Es como intentar mirar a través de un muro”.

“Sin embargo, en otras ondas de luz infrarroja sí se puede penetrar este polvo que existe en esta línea de vista. Ellos (Genzel y Ghez) tomaron una nueva tecnología y la adaptaron para cancelar la turbulencia y observar con mas nitidez lo que pasa en el centro galáctico a esta distancia. Entonces, tenemos dos logros: la compensación de la turbulencia en la atmósfera, y los detectores de infrarrojo que permitió realizar estas observaciones”. dice el astrónomo UC.

Eleonora Sani señala que “los telescopios en Chile han contribuido enormemente al descubrimiento y caracterización de agujeros negros supermasivos gracias a sus instrumentos e instalaciones únicos que trabajan en la óptica y en el infrarrojo cercano y hacen uso de técnicas avanzadas como la óptica adaptativa y la interferometría. Los telescopios futuros como el Extremely Large Telescope (ELT) de la ESO permitirán profundizar en muchas incógnitas conocidas de la física y las propiedades de los agujeros negros que mencioné antes, permitiendo también el análisis de grandes muestras”.

Puzia también compartió con Genzel en su doctorado en Munchen y Garching, además de seminarios y congresos: “Recuerdo que él siempre venía a su oficina con un auto muy antiguo, casi un chiste, un Mercedes Benz muy viejo, y todos lo conocían por ello (ríe)”.

“Todos los demás científicos llegaban en autos último modelo, y él en un automóvil de los años 70. Era un poco en contraste con sus demás colegas, invertir en cosas más importantes que un auto”, afirma.

Genzel y su equipo también están involucrados en el desarrollo de instrumentos que se instalarán en el ELT de ESO, actualmente en construcción en el desierto de Atacama, lo que que les permitirá sondear aún más de cerca el agujero negro supermasivo.

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