LA TEORÍA DEL TODO

INMENSAMENTE GRANDE, INMENSAMENTE PEQUEÑO

Antonio Campillo Ruiz

“Si caes en un agujero negro, no te rindas…

hay una salida: podrías terminar en otro universo"

Stephen Hawking

   Iniciado en lo enormemente grande, el estudio del Universo y, particularmente de los agujeros negros, Stephen Hawking alcanzó y estudió los aspectos innovadores actuales de la unificación de la Teoría de la Relatividad y la Física Cuántica, en lo que se define como “La teoría del Todo”. Esta publicación se ha realizado en su recuerdo y en apoyo de todos los científicos que trabajan por establecer unas leyes generales unificadas que contribuyan al conocimiento de nuestro Universo.

Black Hole Accreting con Jet

© NASA, Swift, Aurore Simonnet (Sonoma State U.)

   ¿Qué sucede cuando un agujero negro devora una estrella? Muchos detalles permanecen desconocidos, pero las observaciones recientes brindan nuevas pistas. En 2014, una poderosa explosión fue registrada por los telescopios robóticos terrestres del proyecto All Sky Automated Survey para SuperNovae (ASAS-SN) y seguida por instrumentos que incluyen el satélite Swift de órbita terrestre de la NASA. Los modelos computerizados de estas emisiones se ajustan a una estrella desgarrada por un agujero negro supermasivo distante. Los resultados de dicha colisión se representan en la ilustración artística presentada. El agujero negro en sí está representado como un pequeño punto negro en el centro. A medida que la materia cae hacia el agujero, colisiona con otra materia y se calienta. Alrededor del agujero negro hay un disco de materia caliente que pertenecía a la estrella, con un chorro que emana del eje de rotación del agujero negro.

Dos agujeros negros girando en 3C 75

© Rayos X: NASA / CXC / D. Hudson, T. Reiprich

y col. (AIfA)

Radio: NRAO / VLA / NRL

   ¿Qué está sucediendo en el centro de la galaxia activa 3C 75? Las dos fuentes brillantes en el centro de esta imagen compuesta de rayos X (azul) / radio (rosa) son agujeros negros supermasivos que orbitan conjuntamente la fuente de radio gigante 3C 75. Rodeados de gases supercompuestos que emiten rayos X y expulsan chorros de partículas. Los agujeros negros supermasivos están separados por 25.000 años luz. Se encuentran a unos 300 años luz de distancia de los núcleos de las dos galaxias fusionadas en el cúmulo Abell 400. Los astrónomos concluyen que estos dos agujeros negros supermasivos están unidos por la gravedad en un sistema binario, en parte porque la apariencia de barrido constante es debida a su movimiento común a medida que aceleran a través del gas caliente a 1200 kilómetros por segundo. Se cree que tales fusiones cósmicas espectaculares son comunes en los entornos del universo distante. Se espera que las fusiones sean fuentes intensas de ondas gravitacionales.

Agujeros negros de masa conocida

© LIGO, NSF, Aurore Simonnet (Sonoma State U.)

   La fusión extremadamente energética de dos agujeros negros pequeños corresponde a la tercera detección del interferómetro láser de ondas gravitacionales (LIGO). El nuevo agujero negro tiene una masa aproximada de 49 veces mayor que la del Sol, llenando un espacio entre las masas de los dos agujeros negros fusionados detectados previamente por LIGO, con masas solares de 62 (GW150914) y 21 (GW151226). En los tres casos, la señal en cada uno de los detectores LIGO gemelos se identificó inequívocamente como procedente de las fusiones de agujeros negros, mientras que un cuarto caso (LVT151012) dio como resultado una detección de menor confianza. GW170104 se estima que se encuentran a una distancia de unos 3 mil millones de años luz, más distante que las estimaciones actuales para GW150914 y GW151226. Las ondas en el espacio-tiempo se descubrieron durante la ejecución de observación actual de LIGO.

NGC 4696: filamentos alrededor de un agujero negro

© NASA, ESA, Hubble, A. Fabian

   ¿Qué está sucediendo en el centro de la galaxia elíptica NGC 4696? Allí, largos mechones de gas y polvo han sido fotografiados con gran detalle, como lo muestra esta imagen recientemente publicada del Telescopio Espacial Hubble. Estos filamentos parecen conectarse a la región central de la galaxia, una región que se cree que está ocupada por un agujero negro supermasivo. La especulación sostiene que este agujero negro bombea energía que calienta el gas circundante, expulsa filamentos más fríos de gas y polvo y apaga la formación de estrellas. Equilibrado por campos magnéticos, estos filamentos parecen girar en espiral hacia adentro y eventualmente rodear el agujero negro central. NGC 4696 es la galaxia más grande del Centaurus Cluster of Galaxies, ubicado a unos 150 millones de años luz de la Tierra. La imagen presentada muestra una región de aproximadamente 45.000 años luz de diámetro.

   Gravedad, relatividad, agujeros negros, ondas gravitacionales, unas teorías que han sido descritas y, a veces, encerradas hasta que el avance de la técnica ha facilitado su demostración. A través de una secuenciación racional y relacionando hechos comunes con las teorías complejas pero inteligibles, Brian Greene, científico, escritor y didacta, nos explica el recorrido que debe seguir una persona, no necesariamente conocedora del mundo científico sino de los fenómenos naturales cotidianos, para comprender y admitir que el trabajo científico actual depende del razonamiento y verificación de los nuevos retos científicos desde puntos de vista muy diferentes pero siempre complementarios. “El Universo Elegante” nos ayuda a poder apreciar la necesidad de estudiar los fenómenos físicos desde la “La teoría del Todo”, la teoría unificada de la Física Relativista y la Mecánica Cuántica, nacida paso a paso desde los primeros estudios deducidos por la caída accidental de una manzana. Isaac Newton, Albert Einstein, Steven Weinberg, Michael B. Green, S. James Gates, Marcia Bartusiak, etc., etc., han creado una cadena de ampliaciones, relaciones, nuevas concepciones y demostraciones que han favorecido y desentrañado fenómenos y hechos sin los que la Ciencia no se encontraría a las puertas de los grandes conocimientos que se vislumbran a corto plazo.     

Antonio Campillo Ruiz  

  

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