Un equipo de astrónomos, liderado por Kishalay De, del Instituto Flatiron, documentó por primera vez con detalle cómo una estrella masiva en la galaxia de Andrómeda desaparece sin convertirse en supernova y colapsa directamente para formar un agujero negro. Los hallazgos, que se publican este jueves en la revista Science, proporcionan una de las evidencias más sólidas hasta la fecha de que las llamadas “supernovas fallidas” pueden producir agujeros negros de masa estelar. 

La mayoría de estos agujeros negros se forman durante el colapso del núcleo de una estrella masiva, que generalmente produce una supernova, pero en una fracción de los casos el colapso progresa casi directamente a un agujero negro y no se produce una supernova observable. La estrella M31-2014-DS1 es una supergigante amarilla que se encuentra a unos 2,5 millones de años luz de la Tierra, en la vecina galaxia de Andrómeda y tenía unas 10 masas solares. Los autores analizaron los datos de esta supergigante obtenidos por el proyecto NEOWISE de la NASA y otros telescopios terrestres y espaciales entre 2005 y 2023 y analizaron cómo se apagaba. 

En 2014 la estrella comenzó a emitir luz infrarroja y dos años después se atenuó rápidamente, muy por debajo de su luminosidad original. Las observaciones de 2022 y 2023 mostraron que la estrella prácticamente desapareció en luz visible e infrarroja cercana, alcanzando una diezmilésima parte de su brillo en estas longitudes de onda. Su remanente ahora solo es detectable en luz infrarroja media, donde brilla con apenas una décima parte de su brillo anterior.

Esta estrella solía ser una de las más luminosas de la galaxia de Andrómeda, y ahora no se veía por ningún lado. Imaginen si la estrella Betelgeuse desapareciera de repente. ¡Todos perderían la cabeza!

Kushalay De — Astrónomo del Instituto Flatiron y autor principal del estudio 

“Esta estrella solía ser una de las más luminosas de la galaxia de Andrómeda, y ahora no se veía por ningún lado”, explica Kushalay De. “Imaginen si la estrella Betelgeuse desapareciera de repente. ¡Todos perderían la cabeza! Algo similar estaba sucediendo con esta estrella en la galaxia de Andrómeda”. Los resultados ofrecen un vistazo poco común al misterioso origen de los agujeros negros y ayudarán a explicar por qué algunas estrellas masivas se convierten en agujeros negros al morir, mientras que otras no.

“Esto es solo el comienzo”, afirma Kishalay De. La luz de los restos polvorientos que rodean el agujero negro recién nacido, añade, “será visible durante décadas con la sensibilidad de telescopios como el telescopio espacial James Webb, ya que continuará desapareciendo muy lentamente. Y esto podría convertirse en un punto de referencia para comprender cómo se forman los agujeros negros estelares en el universo”.

Localizar otros agujeros negros

Aunque esta posibilidad de que una estrella masiva colapse directamente en un agujero negro sin explotar se había propuesto desde hace años, es la primera vez que se dispone de datos a largo plazo suficientes para seguir todo el proceso y llegar a una conclusión sólida, comenta Lluís Galbany, astrofísico del ICE-CSIC que no participó en el estudio. “El descubrimiento demuestra que no todas las estrellas masivas mueren como supernova y que, con observaciones sostenidas en el tiempo, es posible detectar el nacimiento de un agujero negro”.

El descubrimiento demuestra que no todas las estrellas masivas mueren como supernova y que, con observaciones sostenidas en el tiempo, es posible detectar el nacimiento de un agujero negro

Lluís Galbany — Astrofísico del ICE-CSIC

“El hecho de que la estrella haya desaparecido sugiere la formación del agujero negro porque los modelos teóricos predicen que la formación de una estrella de neutrones, que sería la otra posibilidad, debería producirse en una explosión de supernova que se habría detectado como un crecimiento muy grande en la luminosidad en ese punto de la galaxia”, señala Jonay González, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). “Es un trabajo interesante y muy complicado. Y ayudará a desarrollar modelos y entender la física que da lugar a que estos eventos se produzcan”. 

“Hasta ahora no había casos no ambiguos de una estrella masiva que colapsara directamente en agujero negro, aunque esto ya hace décadas que lo había previsto la teoría”, asegura Miguel Torres, astrofísico del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA). “Este trabajo demuestra observacionalmente que algunas estrellas masivas no explotan, sino que colapsan silenciosamente y se forman agujeros negros. El impacto es tremendo: abre una vía a la búsqueda sistemática de estos agujeros negros, usando luz infrarroja como trazador y con el telescopio James Webb (JWST) se podrá hacer a distancias mucho mayores que hasta ahora”.

Algunos de los objetos de mayor tamaño del universo son tan grandes que nuestra mente casi no puede concebirlos. A esta colección de gigantes se acaba de unir un chorro de energía proyectado por un agujero negro, detectado por un equipo internacional de científicos, y que se extiende a lo largo de 23 millones de años luz, el mayor registrado hasta la fecha. Como esta referencia es un poco abstracta, los autores prefirieron contarlo así: la longitud de este chorro colosal equivale a la que resultaría de alinear 140 galaxias como la Vía Láctea una detrás de otra. 

El hallazgo, que se publica este miércoles en la revista Nature, se realizó a partir de las imágenes de radio del Telescopio Internacional LOFAR, que se usa para estudiar los flujos de energía de los agujeros negros a escala de megapársecs. Mediante este proceso, Martijn Oei y su equipo identificaron estos dos chorros de gran tamaño, a los que llamaron Porfirión, en honor a un gigante de la mitología griega. “La Vía Láctea sería un pequeño punto en estas dos erupciones gigantes”, asegura Oei. 

La Vía Láctea sería un pequeño punto en estas dos erupciones gigantes

Martijn Oei — Investigador postdoctoral de Caltech y autor principal del estudio

Estos chorros de materia salen disparados desde arriba y desde abajo de un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia remota y datan de una época en la que nuestro universo tenía 6.300 millones de años, menos de la mitad de su edad actual de 13.800 millones de años. “Hasta ahora, estos sistemas de chorros gigantes parecían ser un fenómeno del universo reciente”, afirma Oei. “Si chorros distantes como estos pueden alcanzar la escala de la red cósmica, entonces cada lugar del universo puede haber sido afectado por la actividad de los agujeros negros en algún momento del tiempo cósmico”.

Gigantes para la eternidad

Los agujeros negros supermasivos pueden emitir potentes chorros de radiación y partículas que, cuando se mantienen durante millones de años, pueden afectar el flujo de materia a través del medio intergaláctico al lanzar electrones, núcleos atómicos y campos magnéticos a través del espacio. Antes del descubrimiento de Porfirión, el sistema de chorros más grande confirmado era Alcioneo, que abarca el equivalente a unas 100 Vías Lácteas y fue descubierto en 2022 por el mismo equipo. A modo de comparación, los conocidos jets de Centaurus A, el sistema de chorros más importante más cercano a la Tierra, abarcan 10 Vías Lácteas.

Los autores del trabajo sostienen que la existencia de Porfirión es una prueba de que los chorros de los agujeros negros supermasivos pueden evitar ser destruidos por inestabilidades de fluidos a lo largo de grandes distancias cósmicas. Sin embargo, señalan que para comprender la mecánica que mantuvo estable a Porfirión se requieren más investigaciones.

“Los astrónomos creen que las galaxias y sus agujeros negros centrales coevolucionan, y un aspecto clave de esto es que los chorros pueden dispersar enormes cantidades de energía que afectan el crecimiento de sus galaxias anfitrionas y otras galaxias cercanas”, asegura George Djorgovski, profesor de astronomía y ciencia de datos en Caltech y coautor del artículo. “Este descubrimiento muestra que sus efectos pueden extenderse mucho más lejos de lo que pensábamos”.

Una población de colosos

Estudios anteriores revelaron una cantidad sorprendente de megaestructuras de este tipo, aunque no tan grandes: más de 10.000. Esta enorme población de jets gigantescos también se descubrió utilizando el radiotelescopio LOFAR. Si bien se conocían cientos de grandes sistemas de chorros antes de estas observaciones, se pensaba que eran raros y, en promedio, de menor tamaño que los miles de sistemas descubiertos por el radiotelescopio.

“Ya se conocían los chorros gigantes antes de que comenzáramos la campaña, pero no teníamos ni idea de que resultarían ser tantos”, afirma Martin Hardcastle, segundo autor del estudio y profesor de astrofísica en la Universidad de Hertfordshire (Inglaterra). “Fue muy emocionante ver surgir tantos de estos objetos”. “Cuando descubrimos los chorros gigantes, nos quedamos bastante sorprendidos. No teníamos ni idea de que hubiera tantos”, añade Oei.

Cuando descubrimos los chorros gigantes, nos quedamos bastante sorprendidos. No teníamos ni idea de que hubiera tantos

Martijn Oei — Investigador postdoctoral de Caltech y autor principal del estudio

Como Porfirión se encuentra en el universo distante donde abundan los agujeros negros de modo radiativo, el hallazgo implica que puede que aún queden muchos más chorros colosales por descubrir. “Es posible que estemos viendo la punta del iceberg”, afirma Oei. “Nuestro estudio LOFAR sólo cubrió el 15% del cielo. Y la mayoría de estos chorros gigantes son probablemente difíciles de detectar, por lo que creemos que hay muchos más de estos colosos por ahí”.

Un plasma en el medio intergaláctico

José Luis Gómez, líder del grupo EHT en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), considera que es un estudio muy interesante y un hallazgo espectacular. “El chorro que han descubierto es enorme”, recalca. “Es tan grande como las distancia que tenemos entre las galaxias que tenemos más cercanas; si estuviera cerca de nosotros dominaría el cielo, sería bestial”. El jet está hecho de partículas fundamentales muy ligeras, como electrones y protones. “Es un estado de la materia que llamamos plasma y se propaga en el medio intergaláctico que es más denso”, detalla. “Para imaginarlo, es como si pusieras una manguera de aire a alta presión bajo el mar frente a la playa de Motril y vieras llegar el chorro de burbujas a Nueva York”. 

Para imaginarlo, es como si pusieras una manguera de aire a alta presión frente a la playa de Motril y vieras llegar el chorro a Nueva York

José Luis Gómez — Líder del grupo EHT en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)

A juicio del especialista español, lo más importante del estudio no es solo el tamaño del chorro, sino la importancia que tienen estos jets a la hora de estimar la evolución del universo, en escalas cósmicas que afectan al medio intergaláctico. “Son objetos que emiten muchísima radiación y partículas en el medio intergaláctico”, asegura. “Este en concreto lleva activo desde que el universo era muy joven, apenas 6.300 millones de años, quizá nació cuando nacieron las galaxias. Saber cómo se combinaron y formaron es una de las grandes incógnitas que nos gustaría resolver”.

“Este chorro es tan enorme que supera la potencia de cómputo que tenemos actualmente para simular este tipo de fenómenos”, destaca el astrofísico Héctor Vives, investigador de CEFCA (Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón). “Este objeto ha sido detectado en los límites de las observaciones actuales, y varios factores dificultarían aún más su detección si tuviese mayor tamaño, menor potencia, o estuviese a mayor distancia, así que probablemente sean bastante comunes. Esto implica que los agujeros negros supermasivos influyen bastante en el transporte de energía a lo largo de toda la red cósmica, y no sólo en los cúmulos de galaxias”.

AMR/CRM

El telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA encontró evidencia de una fusión en curso de dos galaxias y sus enormes agujeros negros cuando el Universo tenía sólo 740 millones de años.

Esto marca la detección más distante de una fusión de agujeros negros jamás obtenida y la primera vez que este fenómeno se detecta tan temprano en el Universo, según informa la web de la ESA para esta misión.

Los astrónomos encontraron agujeros negros supermasivos con masas de millones a miles de millones de veces la del Sol en la mayoría de las galaxias masivas del Universo local, incluida nuestra Vía Láctea. Es probable que estos agujeros negros hayan tenido un impacto importante en la evolución de las galaxias en las que residen. Sin embargo, los científicos aún no comprenden completamente cómo estos objetos crecieron hasta volverse tan masivos. El hallazgo de gigantescos agujeros negros que ya existían en los primeros mil millones de años después del Big Bang indica que dicho crecimiento debe haber ocurrido muy rápidamente y muy temprano. Ahora, el Telescopio Espacial James Webb está arrojando nueva luz sobre el crecimiento de los agujeros negros en el Universo temprano.

Las nuevas observaciones de Webb proporcionaron evidencia de una fusión en curso de dos galaxias y sus enormes agujeros negros cuando el Universo tenía sólo 740 millones de años. El sistema se conoce como ZS7.

Los agujeros negros masivos que están acumulando materia activamente tienen características espectrográficas distintivas que permiten a los astrónomos identificarlos. Para galaxias muy distantes, como las de este estudio, estas firmas son inaccesibles desde la Tierra y sólo pueden verse con Webb.

“Encontramos evidencia de gas muy denso con movimientos rápidos en las proximidades del agujero negro, así como gas caliente y altamente ionizado iluminado por la radiación energética que normalmente producen los agujeros negros en sus episodios de acreción”, explicó la autora principal Hannah Übler, de la Universidad de Cambridge. “Gracias a la nitidez sin precedentes de sus capacidades de obtención de imágenes, Webb también permitió a nuestro equipo separar espacialmente los dos agujeros negros”.

El equipo descubrió que uno de los dos agujeros negros tiene una masa 50 millones de veces la masa del Sol. “La masa del otro agujero negro probablemente sea similar, aunque es mucho más difícil de medir porque este segundo agujero negro está enterrado en gas denso”, explicó el miembro del equipo Roberto Maiolino de la Universidad de Cambridge y el University College de Londres.

“Nuestros hallazgos sugieren que la fusión es una ruta importante a través de la cual los agujeros negros pueden crecer rápidamente, incluso en el amanecer cósmico”, explicó Übler. “Junto con otros hallazgos de Webb sobre agujeros negros masivos activos en el Universo distante, nuestros resultados también muestran que los agujeros negros masivos han estado dando forma a la evolución de las galaxias desde el principio”.

“La masa estelar del sistema que estudiamos es similar a la de nuestra vecina la Gran Nube de Magallanes”, compartió el miembro del equipo Pablo G. Pérez-González del Centro de Astrobiología (CAB), CSIC/INTA. “Podemos intentar imaginar cómo podría verse afectada la evolución de las galaxias fusionadas si cada galaxia tuviera un agujero negro supermasivo tan grande o mayor que el que tenemos en la Vía Láctea”.

El equipo también señala que una vez que los dos agujeros negros se fusionen, también generarán ondas gravitacionales.

Estos resultados fueron publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Europa Press.

IG

A solo 2.000 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Aquila, se halla el agujero negro estelar más masivo de nuestra galaxia, con una masa equivalente a 33 veces la del Sol. Los astrónomos lo han bautizado como Gaia BH3, pues se ha detectado gracias a los datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA), y están sorprendidos de que un objeto de estas dimensiones hubiera pasado inadvertido.

“Nadie esperaba encontrar un agujero negro de gran masa acechando cerca, sin haber sido detectado hasta ahora”, asegura Pasquale Panuzzo, miembro de la colaboración de Gaia y líder del trabajo que s publica este martes en la revista Astronomy & Astrophysics. “Éste es el tipo de descubrimiento que se hace una vez en la vida investigadora”. 

Los agujeros negros estelares se forman a partir del colapso de estrellas masivas y los previamente identificados en la Vía Láctea tienen en promedio unas 10 veces la masa del Sol. El siguiente agujero negro estelar más masivo conocido en nuestra galaxia, Cygnus X-1, sólo alcanza 21 masas solares, lo que hace que esta nueva observación de 33 masas solares sea excepcional.

Los descubridores de este nuevo objeto estelar observaron en los datos de Gaia un extraño movimiento de bamboleo en la estrella compañera que lo orbita, lo que delataba su presencia. Para confirmar el hallazgo y verificar la masa del agujero negro se utilizaron datos del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO) y otros observatorios terrestres.

El segundo más cercano a la Tierra

Sorprendentemente, este agujero negro también está extremadamente cerca de nosotros: a sólo 2.000 años luz de distancia, en la constelación de Aquila. Esto lo convierte en el segundo agujero negro más cercano conocido a la Tierra, solo por detrás del agujero conocido como Gaia BH1, que tiene diez masas solares.

Los astrónomos han encontrado agujeros negros igualmente masivos fuera de nuestra galaxia (utilizando un método de detección diferente, mediante ondas gravitacionales) y han teorizado que pueden formarse a partir del colapso de estrellas con muy pocos elementos más pesados que el hidrógeno y el helio en su composición química. Se cree que estas estrellas llamadas pobres en metales pierden menos masa a lo largo de su vida y, por lo tanto, les queda más material para producir agujeros negros de gran masa después de su muerte. Pero hasta ahora faltaba evidencia que vincule directamente las estrellas pobres en metales con los agujeros negros de gran masa.

Las estrellas en pares tienden a tener composiciones similares, lo que significa que la compañera de BH3 contiene pistas importantes sobre la estrella que colapsó para formar este excepcional agujero negro. Los datos del espectro ultravioleta mostraron que la compañera era una estrella muy pobre en metales, lo que indica que la estrella que colapsó para formar BH3 también era pobre en metales, tal como se predijo.

Los autores aseguran que hacer que los datos estén disponibles temprano permitirá a otros astrónomos comenzar a estudiar este agujero negro ahora mismo, sin esperar a la publicación completa de los datos, prevista para finales de 2025 como muy pronto. Otras observaciones de este sistema podrían revelar más sobre su historia y sobre el propio agujero negro. El instrumento GRAVITY en el interferómetro VLT de ESO , por ejemplo, podría ayudar a los astrónomos a descubrir si este agujero negro está absorbiendo materia de su entorno y comprender mejor este interesante objeto.

* Fe de errores: Por error, en una primera versión de esta noticia no se especificaba en el titular que se trata del agujero negro 'estelar' más masivo

Un equipo internacional de investigadores, con participación española, descubrió el agujero negro más antiguo observado hasta la fecha, un extraordinario objeto cósmico que está devorando a su galaxia anfitriona y que data de los albores del universo, formado solo 400 millones de años después del Big Bang, hace más de 13.000 millones de años. 

Lo más interesante, según los autores, es el hecho de que este agujero negro relativamente poco masivo (unos pocos millones de veces la masa de nuestro Sol) exista tan temprano en el universo, ya que desafía nuestras suposiciones sobre cómo se forman y crecen estos objetos, al tiempo que aporta nuevas claves sobre el origen de las primeras galaxias.

El equipo liderado por Roberto Maiolino, de la Universidad de Cambridge, publica sus resultados este miércoles en la revista Nature y ha utilizado el telescopio espacial James Webb (JWST) para detectar el agujero negro en el seno de la galaxia GN-z11, una de las más antiguas del universo y conocida por observaciones anteriores del telescopio Hubble. “La primera impresión que daba es que era una galaxia que estaba formando estrellas de manera muy intensa, pero no era tan evidente la presencia de un agujero negro”, explica a elDiario.es el astrofísico Santiago Arribas, investigador del Centro de Astrobiología (INTA-CAB-CSIC) y coautor del artículo. “Haciendo las cosas con más detalle, hemos descubierto que había uno”.

La infancia de un agujero negro

Este joven agujero negro está devorando material de su galaxia anfitriona para impulsar su crecimiento, pero lo hace con mucha más fuerza que sus hermanos de épocas posteriores, lo que lleva a los científicos a replantearse la manera en que estos se forman. El tamaño de este agujero negro recién descubierto sugiere que podrían formarse de otras maneras: podrían “nacer grandes” o podrían comer materia a un ritmo cinco veces mayor de lo que se creía posible. De alguna manera, admite Arribas, es como observar una “cría de agujero negro”, las etapas infantiles de estos objetos que nos permiten entender qué sucedió en las primerísimas fases de la historia del universo. 

“Es muy temprano en el universo para ver un agujero negro de esta masa, por lo que tenemos que considerar otras formas en que podrían formarse”, asegura Maiolino. “Las galaxias muy tempranas eran extremadamente ricas en gas, por lo que habrían sido como un bufet para los agujeros negros”. Según los modelos estándar, los agujeros negros supermasivos se forman a partir de restos de estrellas muertas, que colapsan y pueden formar un agujero negro de unas cien veces la masa del Sol. Si creciera de la forma esperada, este agujero negro recién detectado tardaría unos mil millones de años en crecer hasta alcanzar el tamaño observado. Sin embargo, el universo aún no tenía mil millones de años cuando se formó.

Los datos indican que los agujeros negros podrían “nacer grandes” o podrían comer materia a un ritmo cinco veces mayor de lo que se creía posible

Hasta ahora se sabía que había agujeros negros supermasivos en etapas muy tempranas del universo, que datan del doble de tiempo que este — unos 800 millones de años después del Big Bang —, y que se distinguen muy poco de los más cercanos. “La cuestión clave era cómo se forman con tan poco tiempo desde del Big Bang”, explica Arribas. “Encontrar uno que es menos masivo, pero está más lejos, nos da las información muy valiosa de cómo es el proceso de formación de estos objetos, que son claves en la evolución de las galaxias y el universo”, asegura. “Es un predecesor de los agujeros negros supermasivos”. 

Como sucede siempre, este nuevo agujero negro en el centro de la joven galaxia anfitriona, GN-z11, no se puede observar directamente, sino que se detecta gracias el brillo de un disco de acreción giratorio, que se forma en los bordes. El gas en el disco de acreción se calienta extremadamente y comienza a brillar e irradiar energía en el rango del ultravioleta, que es lo que detectan los astrónomos. GN-z11 es una galaxia compacta, unas cien veces más pequeña que la Vía Láctea, pero —según los autores— es probable que el agujero negro esté perjudicando su desarrollo. Cuando los agujeros negros consumen demasiado gas, lo empujan como un viento ultrarrápido. Este “viento” podría detener el proceso de formación de estrellas, matando lentamente a la galaxia, pero también matará al agujero negro en sí, ya que cortaría la fuente que lo alimenta. 

Una receta en tiempo récord

Los astrofísicos creen que los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de galaxias como la Vía Láctea crecieron hasta su tamaño actual a lo largo de miles de millones de años. Así que este nuevo hallazgo es como si una convención de cocineros hubiera descubierto que los tiempos para una receta —en este caso la de la formación de agujeros negros y galaxias— llevara la mitad de tiempo. “La evolución de las galaxias y los agujeros negros no son evoluciones independientes, sabemos que hay una evolución intrínseca y que muchas propiedades están ligadas”, subraya Arribas. Entender los agujeros negros es clave para entender cómo se formaron las primeras galaxias, insiste. “Estamos observando una fase muy concreta de una evolución, de hecho estamos viendo que el agujero negro está creciendo, está capturando masa en grandísimas cantidades y en fase de crecimiento”.

“Los agujeros negros activos que solemos ver tienen entre decenas y miles de millones de veces la masa del Sol, y este tendría sólo uno o unos pocos millones, por la época tan temprana, sin que le haya dado tiempo a crecer”, explica el astrofísico Héctor Vives, investigador de CEFCA (Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón) que no ha participado en el estudio. La novedad de este trabajo, a su juicio, “es que antes se pensaba que la emisión en esta galaxia podría ser principalmente por formación estelar muy vigorosa, pero ahora, combinando datos para sacar un espectro mejor, ven que sí habría un agujero negro supermasivo acretando [creciendo]. Pero relativamente pequeño, y por eso con los datos anteriores no estaba claro”, señala. Sobre el origen de las primeras galaxias, añade, “los modelos que se usan para estudiar lo que está pasando durante la formación estelar se han hecho basándose en galaxias de épocas posteriores, así que puede que las propiedades diferentes del gas en las muy tempranas haga que estos modelos no sean válidos del todo”.

Otros grupos de investigación que están analizando las mismas imágenes, como el de Alex J. Cameron, han presentado recientemente un artículo pendiente de revisión, lo que se conoce como un “preprint”, en el que a partir de los datos del JWST creen que podría haber un cúmulo estelar en el centro de esta galaxia, lo que a juicio de los autores del trabajo publicado en Nature no es incompatible. “No desmiente que haya un núcleo activo en la galaxia, sino que trata de añadir otros datos, son enfoques distintos de investigación” asegura Bruno Rodríguez del Pino, astrofísico del CAB y coautor del trabajo. “De hecho hay otro resultado reciente y también en proceso de revisión—añade Arribas— en el cual los autores analizan la imagen de esta galaxia en mucho detalle y lo que ven es que la emisión es muy compacta, lo que favorece o da más apoyo al resultado de que es un agujero negro”.

Un “salto gigante”

Maiolino dice que el nuevo descubrimiento proporcionado por el telescopio JWST hace que este sea el momento más emocionante de su carrera. “Es una nueva era: el salto gigante en la sensibilidad, especialmente en el infrarrojo, es como pasar del telescopio de Galileo a un telescopio moderno de la noche a la mañana”, afirma. “Antes de que Webb estuviera en activo, pensaba que tal vez el universo no fuera tan interesante si se iba más allá de lo que podíamos ver con el Telescopio Espacial Hubble. Pero no ha sido así en absoluto: el universo ha sido bastante generoso en lo que nos muestra, y esto es sólo el comienzo”.

Es un salto gigante, como pasar del telescopio de Galileo a un telescopio moderno de la noche a la mañana

Roberto Maiolino — Astrofísico de la Universidad de Cambridge y autor principal del estudio

El autor principal del artículo cree que la sensibilidad de JWST significa que en los próximos meses y años se podrán encontrar agujeros negros aún más antiguos. Él y su equipo esperan utilizar futuras observaciones del JWST para tratar de encontrar semillas más pequeñas de agujeros negros, lo que podría ayudarles a desenredar las diferentes formas en que podrían formarse: si comienzan siendo grandes o si crecen rápidamente. “Este resultado nos hace pensar que en los próximos años podremos observar no uno, sino muchos objetos en estas fases, o quizá en fases anteriores”, concluye Santiago Arribas. “Y con una muestra más grande podremos entender mucho mejor cómo se formaron los primeros agujeros negros y las galaxias”.

Nuevas simulaciones en 3D muestran “la dieta” de los agujeros negros de masa intermedia: cuando una estrella se aproxima, queda atrapada en su órbita y, cada vez que da una vuelta, el agujero negro le da un mordisco. Al final, sólo queda el núcleo de la estrella, y en ese momento, el agujero negro expulsa los restos.

Este fenómeno podría ayudar a descubrir los esquivos orígenes de los agujeros negros. “El hecho de que hayamos podido captar este agujero negro mientras devoraba una estrella ofrece una oportunidad extraordinaria para observar lo que de otro modo sería invisible”, dijo Ann Zabludoff, profesora de astronomía de la Universidad de Arizona y coautora del artículo. 

“No solo eso, al analizar la llamarada pudimos comprender mejor esta esquiva categoría de agujeros negros, que bien podría representar la mayoría de los agujeros negros en los centros de las galaxias”.

Utilizando el Telescopio Espacial Hubble, astrónomos registraron en detalle los momentos finales de una estrella cuando es engullida por un agujero negro.

Los agujeros negros son recolectores, no cazadores. Yacen al acecho hasta que pasa una estrella desventurada. Cuando la estrella se acerca lo suficiente, el agarre gravitatorio del agujero negro lo destroza violentamente y devora sus gases mientras expulsa una intensa radiación. Esto se denomina 'evento de interrupción de marea'.

Existe un equilibrio entre la gravedad del agujero negro que atrae la materia estelar y la radiación que expulsa la materia. En otras palabras, los agujeros negros son comedores desordenados. Los astrónomos están utilizando el Hubble para descubrir los detalles de lo que sucede cuando una estrella descarriada se sumerge en el abismo gravitacional.

Hubble no puede fotografiar de cerca el caos del evento de marea AT2022dsb, ya que la estrella masticada está a casi 300 millones de años luz de distancia en el centro de la galaxia ESO 583-G004. Pero los astrónomos utilizaron la poderosa sensibilidad ultravioleta del Hubble para estudiar la luz de la estrella triturada, que incluye hidrógeno, carbono y más. La espectroscopia proporciona pistas forenses sobre el homicidio del agujero negro.

Los astrónomos han detectado alrededor de 100 eventos de interrupción de marea alrededor de los agujeros negros utilizando varios telescopios. La NASA informó recientemente que varios de sus observatorios espaciales de alta energía detectaron otro evento de interrupción de mareas de agujeros negros el 1 de marzo de 2021, y sucedió en otra galaxia. A diferencia de las observaciones del Hubble, los datos se recolectaron en luz de rayos X de una corona extremadamente caliente alrededor del agujero negro que se formó después de que la estrella ya se desgarró.

“Sin embargo, todavía hay muy pocos eventos de marea que se observan en luz ultravioleta dado el tiempo de observación. Esto es realmente desafortunado porque hay mucha información que se puede obtener de los espectros ultravioleta”, dijo en un comunicado Emily Engelthaler del Centro de Astrofísica.

Europa Press.

IG

Los aficionados a la ciencia ficción recordarán cómo el personaje de Joseph Cooper, en la película Interestellar, viaja a través de un agujero de gusano para romper el continuo espacio-tiempo y acortar la duración de su periplo hacia una distante galaxia en busca de planetas habitables. En nuestro universo no se ha detectado ninguna de estas estructuras predichas por Albert Einstein y Nathan Rosen en 1935, pero científicos de Estados Unidos han conseguido realizar una primera “simulación” de un agujero de gusano gravitacional, aunque –que nadie se asuste– sin romper el espacio-tiempo. Para ello han utilizado un prototipo de ordenador cuántico (y esto justifica en buena medida la importancia de la noticia).

El hito se publica este miércoles en la revista Nature. La demostración ha sido realizada usando el procesador Google Sycamore y sus autores celebran este paso hacia la posibilidad de estudiar la gravedad cuántica en el laboratorio. Su trabajo explora la equivalencia de los agujeros de gusano con el teletransporte cuántico, indagando en la idea de que la información que viaja de un punto del espacio a otro puede describirse tanto en el lenguaje de la gravedad (los agujeros de gusano) como en el de la física cuántica (el entrelazamiento cuántico). 

Para entender bien esto conviene recordar, como hacen los investigadores en una nota de prensa, que la teoría de la relatividad general –la de Albert Einstein– describe el mundo físico a altas energías o densidades de materia, por ejemplo, en objetos astrofísicos; mientras que la mecánica cuántica –la de Max Planck– describe la materia a escala atómica y subatómica. Sin embargo, la relatividad general y la mecánica cuántica son fundamentalmente incompatibles, por lo que no hay consenso sobre una teoría de la gravedad cuántica.

La teoría de la gravedad cuántica es un enfoque que reconciliaría ambas perspectivas: describiría ciertos objetos físicos en los que las dos visiones –la de Einstein y la de Planck– son relevantes. Esos objetos son los agujeros negros, cuerpos cósmicos con masas descomunales con una elevadísima fuerza de gravedad, tanta que atrapan incluso los fotones que componen la luz.

Agujeros negros y agujeros de gusano

“Todo agujero negro tiene una región interior, de la que nada puede escapar, y una región exterior, de la que aún es posible escapar. Las dos regiones están delimitadas por una superficie llamada horizonte de sucesos. Lo que Einstein y Rosen observaron es que, en una teorización matemática de un agujero negro, en realidad no hay una región exterior, sino dos, y están conectadas a través de una especie de agujero de gusano que ahora se conoce como puente Einstein-Rosen”, señalan Adam R. Brown y Leonard Susskind (del Instituto de Física Teórica de Stanford), en un comentario al artículo de Nature.

La idea de llamar 'agujero de gusano' al puente Einstein-Rosen se le ocurrió en 1957 al físico estadonunidense John Wheeler, quien usó la analogía de un gusano perforando una manzana para llegar más rápido de un punto a otro de la fruta.

El trabajo explora la idea de que la información que viaja de un punto del espacio a otro puede describirse tanto en el lenguaje de la gravedad (los agujeros de gusano) como en el de la física cuántica (el entrelazamiento cuántico)

Pero no se trata –continúan Brown y Susskind– de un puente ordinario. Recuerdan que en la versión estudiada por Einstein y Rosen es imposible viajar a través del agujero de gusano desde una región exterior a la otra. Si dos personas intentasen cruzar por ese puente desde extremos distintos, no podrían llegar al otro lado, pero sí se encontrarían brevemente en el centro.

En 2013, Susskind y el físico argentino Juan Martín Maldacena fueron los primeros en especular que los agujeros de gusano y el entrelazamiento eran, de alguna forma, equivalentes, estableciendo un nuevo puente entre las (aún) irreconciliables mecánica cuántica y teoría de la relatividad general.

A esta descripción hay que sumar una propiedad cuántica que Einstein consideraba una “inquietante acción a distancia”, el llamado entrelazamiento cuántico. Se trata de una propiedad de los sistemas cuánticos que les permite estar vinculados, incluso cuando están separados por distancias extremadamente largas.

Las dos regiones exteriores del agujero negro, explican Brown y Susskind, están conectadas por una enorme cantidad de entrelazamiento cuántico, y la incapacidad de viajar de una región exterior a otra se entiende que es “holográficamente dual a la incapacidad de utilizar el entrelazamiento para enviar mensajes más rápidos que la velocidad de la luz”.

La relación entre el entrelazamiento cuántico, el espacio-tiempo y la gravedad cuántica es una de las cuestiones más importantes de la física fundamental y un área activa de investigación teórica

Maria Spiropulu — Investigadora principal, Caltech

El ‘principio holográfico’

Lo que han hecho los investigadores es aplicar el llamado ‘principio holográfico’, una idea que reconcilia dos teorías (de ahí lo de ‘dual’). Este principio sostiene que lo que sucede en un espacio tridimensional –como nuestro universo– puede conocerse estudiando solamente lo que ocurre en sus límites. Algo así como inferir lo que sucede dentro de una habitación por aquello que percibimos en sus paredes (o como si la habitación-universo no fuese más que el holograma de sus paredes)

El principio de dualidad holográfica serviría así para reconciliar la mecánica cuántica y la relatividad general, explicando las propiedades de la física relativista –las paredes– como surgidas de la física cuántica –lo que sucede dentro de la habitación–.

Siguiendo este principio, los investigadores han diseñado un sistema cuántico sencillo para simular un agujero de gusano holográfico, en el que sus propiedades coinciden con las esperadas en un agujero de gusano gravitacional y, ojo, transitable. Se trata, pues, de establecer una equivalencia analógica entre el universo descrito por la física cuántica y el que describe la física clásica.

El viaje de los cúbits

La simulación se realiza con un ordenador que consiste en un circuito de nueve unidades mínimas de información cuántica, los llamados bits cuánticos o cúbits. Esas nueve unidades constituyen un mensaje. Un cúbit teletransportado a través del procesador muestra la misma dinámica que se esperaría de un cúbit al cruzar un agujero de gusano transitable. En este caso no hay atajos espacio temporales: el mensaje llega ‘al otro lado’ en el tiempo esperado.

“Es importante entender que en este experimento no se ha creado ningún agujero de gusano. Estamos hablando de una analogía. Según el modelo teórico usado por los autores, el teletransporte cuántico de un cúbit en la red de cúbits del laboratorio es equivalente a que un cúbit atravesase un agujero de gusano en un cierto modelo de universo con gravedad, en el sentido de que algunas propiedades del cúbit en el laboratorio se pueden relacionar con las del cúbit del modelo que se simula. En otras palabras, es como si hubiera un diccionario que me traduce lo que le sucede al cúbit real al lenguaje de lo que le ocurriría al cúbit simulado o virtual”, señala Carlos Sabín, investigador investigador Ramón y Cajal en el departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, al SMC España.

Más capacidad de investigación

Los experimentos ofrecen una primera demostración de la posible viabilidad futura del uso de ordenadores cuánticos para probar las teorías de la gravedad cuántica, indican los investigadores en una nota de prensa. Esa viabilidad es una gran noticia para los físicos teóricos, que ven cómo se amplía su capacidad de investigación.

“La relación entre el entrelazamiento cuántico, el espacio-tiempo y la gravedad cuántica es una de las cuestiones más importantes de la física fundamental y un área activa de investigación teórica”, afirma Maria Spiropulu, investigadora principal en el Instituto de Tecnología de California, Caltech.

En este sentido, Ignacio Cirac, director de la División de Teoría del Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica en Garching (Alemania), afirma –también en declaraciones al SMC España– que lo interesante del artículo es que muestra cómo los prototipos de ordenadores cuánticos existentes o los que se van a construir en el futuro próximo “pueden convertirse en una herramienta clave para abordar cuestiones fundamentales”.

Este investigador matiza, sin embargo, que el experimento que se presenta en el artículo es todavía “muy básico” para poder responder esas cuestiones. “Por ejemplo, el prototipo que utiliza no es más potente que los superordenadores que tenemos a nuestra disposición. Aun así, es un paso importante en esa dirección”. 

“La tecnología de los ordenadores cuánticos avanza con rapidez, y otros laboratorios ya están tratando de realizar agujeros de gusano holográficos atravesables en plataformas diferentes a la utilizada por estos autores”, señalan Adam R. Brown y Leonard Susskind en su comentario al artículo de Nature. “Cabe esperar que, en el futuro, se inventen técnicas de comunicación cuántica demasiado difíciles de analizar por medios convencionales, pero que utilicen la dualidad holográfica como una poderosa herramienta de análisis y descubrimiento”, añaden.

Como en las grandes ocasiones, varias instituciones científicas habían convocado con ocho días de adelanto este 12 de mayo ruedas de prensa simultáneas en diferentes ciudades del mundo: Washington, Múnich, Tokio, México y Madrid, entre otras. El objetivo era anunciar un hallazgo “revolucionario, que cambia nuestra forma de entender el universo” en palabras de Rosa Menéndez, presidenta del CSIC, el organismo español convocante. Así fue: se trata de la primera imagen de Sagitario A*, un agujero negro supermasivo cuya existencia en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, se presuponía; pero sin pruebas visuales. Hasta ahora.

El hallazgo es obra del Telescopio Horizonte de Sucesos (Event Horizon Telescope, EHT, en sus siglas inglesas). En realidad, el EHT es una red sincronizada de radiotelescopios –de diversas instituciones científicas– que se extiende por México, Chile, el Polo Sur, Estados Unidos y España, que participa con el Observatorio del Instituto de Radioastronomía Milimétrica situado en el Pico Veleta, en Granada. Esa red funciona como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra.

La foto mostrada hoy ha sido generada combinando la información proporcionada por la red del EHT. Se trata del mismo método que se empleó en 2019 cuando el mismo equipo reveló la primera imagen de un agujero negro, también supermasivo: en esa ocasión fue el situado en el centro de la galaxia elíptica Messier 87, localizada a unos 54 millones de años luz de distancia.

Un “monstruo” que lo atrapa todo

Bastante más cerca, a unos 26.000 años luz de la Tierra, y con una masa unos cuatro millones de veces mayor que la del Sol, Sagitario A* es un monstruo que atrae cuerpos celestes, ondas electromagnéticas, gases, polvo y todo aquello que no se desplace más rápido que la velocidad la luz… (en nuestro universo, nada se desplaza más rápido que la luz).

La fuerza de atracción que desata ese agujero negro supermasivo es la que dota a la Vía Láctea –la galaxia en la que se halla nuestro Sistema Solar– de su característica forma espiral y elíptica. De hecho, cuando un agujero negro atrapa un objeto cósmico (por ejemplo, una estrella) se produce un proceso llamado 'espaguetificación' –no es broma– por el que el objeto sufre un estiramiento en formas finas y alargadas, como un espagueti.

Hasta ahora los astrónomos trabajaban con la hipótesis de que el “cuerpo central” de nuestra galaxia era un agujero negro supermasivo. Esa hipótesis se sostenía en datos indirectos, como el movimiento durante 10 años de la estrella S2 y su órbita elíptica en torno a la enigmática región central. Hoy, por fin, los investigadores –y el resto de la Humanidad– podemos ver Sagitario A*.

Lograr la primera prueba visual del centro de nuestra galaxia no ha sido fácil. El reto era todavía mayor que en el caso del agujero negro de Messier 87, porque entre la Tierra y el centro de nuestra galaxia hay mucho polvo y nubes de gases cósmicos.

Este hallazgo debería servir para contribuir a una de las grandes preguntas en torno a los agujeros negros: ¿Se formaron con masas tan elevadas desde el principio o su masa se va acumulando con el tiempo?

Distribución del EHT, un telescopio virtual del tamaño de la Tierra

Desde 2003, el agujero negro situado en el centro del cúmulo de galaxias de Perseo se asocia con el sonido. Esto se debe a que los astrónomos descubrieron que las ondas de presión enviadas por el agujero negro provocaban ondulaciones en el gas caliente del cúmulo que podían traducirse en una nota musical (un proceso denominado ‘sonificación’)

En concreto esa nota es un 'infrasonido' que se encuentra unas 57 octavas por debajo del do central, nota que recibe este nombre por hallarse aproximadamente en el centro del teclado del piano.

Ahora una nueva sonificación aporta más notas y no se parece a ninguna otra realizada antes porque revisa las ondas sonoras reales descubiertas en los datos del observatorio de rayos X Chandra de la NASA, indica el organismo espacial estadounidense en una nota de prensa.

Sí hay sonido en el espacio

La idea errónea de que no hay sonido en el espacio tiene su origen en el hecho de que la mayor parte del espacio es esencialmente un vacío, que no proporciona ningún medio para que las ondas sonoras se propaguen.

En cambio, un cúmulo de galaxias contiene grandes cantidades de gas que envuelven a los cientos o incluso miles de galaxias que lo componen, proporcionando un medio para que las ondas sonoras viajen.

En esta nueva sonificación de Perseo, las ondas sonoras identificadas previamente por los astrónomos fueron extraídas y hechas audibles por primera vez. Las ondas sonoras se extrajeron en dirección radial, es decir, hacia fuera del centro. A continuación, las señales se resintetizaron en el rango de la audición humana escalándolas hacia arriba en 57 y 58 octavas por encima de su tono real.

Otra forma de decirlo es que se escuchan 144 cuatrillones y 288 cuatrillones de veces más altas que su frecuencia original. Un cuatrillón es un millón de trillones y se expresa por la unidad seguida de 24 ceros. 

Un instrumento del Observatorio Europeo Astral ha detectado una nube de polvo cósmico en el centro de la galaxia Messier 77 que esconde un agujero negro supermasivo. El hallazgo confirma predicciones hechas hace unos 30 años y está dando a los astrónomos una nueva visión de los “núcleos galácticos activos”, que se cuentan entre los objetos más brillantes y enigmáticos del universo.

Los núcleos galácticos activos (AGN, en sus siglas inglesas) son fuentes de alta energía alimentadas por agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de algunas galaxias. Estos agujeros negros se alimentan de grandes volúmenes de polvo y gas cósmicos. Antes de ser devorado, este material se dirige en espiral hacia el agujero negro y en el proceso se liberan enormes cantidades de energía, que a menudo eclipsan a todas las estrellas de la galaxia.

El fenómeno has sido observado por el Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI, en sus siglas inglesas, del Observatorio Europeo Austral, que ha publicado el hallazgo en la revista Nature este miércoles y ha explicado los detalles en un comunicado.

Objetos brillantes en los años 50

Los astrónomos han sentido curiosidad por los AGN desde que vieron por primera vez estos objetos brillantes en la década de 1950. Ahora, gracias al VLTI de ESO, un equipo de investigadores, dirigido por Violeta Gámez Rosas, de la Universidad de Leiden (Países Bajos), ha dado un paso clave para entender cómo funcionan y cómo son de cerca.

Al realizar observaciones extraordinariamente detalladas del centro de la galaxia Messier 77, también conocida como NGC 1068, Gámez Rosas y su equipo detectaron un grueso anillo de polvo y gas cósmico que oculta un agujero negro supermasivo. Este descubrimiento proporciona pruebas vitales para apoyar una teoría de hace 30 años conocida como ‘Modelo Unificado de los AGN’.

Los astrónomos saben que hay diferentes tipos de AGN. Por ejemplo, algunos emiten ráfagas de ondas de radio y otros no; algunos AGN brillan con luz visible, mientras que otros, como Messier 77, son más tenues. El modelo unificado afirma que, a pesar de sus diferencias, todos los AGN tienen la misma estructura básica: un agujero negro supermasivo rodeado por un grueso anillo de polvo.

La presencia de ese polvo –en un grueso anillo interior y un disco más extenso– y el agujero negro situado en su centro avalan la predicción que realizó el Modelo Unificado

Según este modelo, cualquier diferencia de apariencia entre los AGN es el resultado de la orientación con la que vemos el agujero negro y su grueso anillo desde la Tierra. El tipo de AGN que vemos depende de cuánto oscurece el anillo al agujero negro desde nuestro punto de vista, ocultándolo completamente en algunos casos.

Una observación que disipa dudas

Los astrónomos ya habían encontrado algunas pruebas que apoyaban el Modelo Unificado, incluyendo la detección de polvo caliente en el centro de Messier 77. Sin embargo, seguían existiendo dudas sobre si este polvo podía ocultar completamente un agujero negro y, por tanto, explicar por qué este AGN brilla menos en luz visible que otros.

“La naturaleza real de las nubes de polvo y su papel tanto en la alimentación del agujero negro como en la determinación de su aspecto cuando se ve desde la Tierra han sido cuestiones centrales en los estudios de los AGN durante las últimas tres décadas”, explica Gámez Rosas. “Aunque ningún resultado resolverá todas las preguntas que tenemos, hemos dado un paso importante en la comprensión del funcionamiento de los AGN”.

Las observaciones fueron posibles gracias al Experimento Espectroscópico de Apertura Múltiple en el Infrarrojo Medio (MATISSE) montado en el VLTI de ESO, situado en el desierto de Atacama, en Chile. MATISSE combinó la luz infrarroja recogida por los cuatro telescopios de 8,2 metros del Very Large Telescope (VLT) de ESO mediante una técnica llamada interferometría. El equipo utilizó MATISSE para escanear el centro de Messier 77, situado a 47 millones de años luz en la constelación de Cetus.

Cambios en la temperatura

“MATISSE puede ver una amplia gama de longitudes de onda infrarrojas, lo que nos permite ver a través del polvo y medir con precisión las temperaturas. Como el VLTI es, de hecho, un interferómetro muy grande, tenemos la resolución necesaria para ver lo que ocurre incluso en galaxias tan lejanas como Messier 77. Las imágenes que obtuvimos detallan los cambios de temperatura y absorción de las nubes de polvo alrededor del agujero negro”, afirma el coautor Walter Jaffe, profesor de la Universidad de Leiden.

El equipo construyó una imagen detallada del polvo y señaló dónde debía estar el agujero negro. Lo logró combinando, con los mapas de absorción, los cambios causados por la intensa radiación del agujero negro en la temperatura del polvo (desde la temperatura ambiente hasta unos 1.200 °C).

La presencia de ese polvo –en un grueso anillo interior y un disco más extenso– y el agujero negro situado en su centro avalan la predicción que realizó el Modelo Unificado.

“Nuestros resultados deberían conducir a una mejor comprensión del funcionamiento interno de los AGN”, concluye Gámez Rosas. “También podrían ayudarnos a entender mejor la historia de la Vía Láctea, que alberga un agujero negro supermasivo en su centro que podría haber estado activo en el pasado”. 

Con información de elDiario.es

El 27 de noviembre de 1997 Juan Martín Maldacena apretó send. Tenía 29 años, vivía en Estados Unidos y estaba sentado en su escritorio de la Universidad de Harvard. Había enviado un artículo al portal de acceso abierto ArXiv.org en el que relacionaba, de manera matemática, teorías físicas que parecían irreconciliables, las teorías de la gravedad y de la física de partículas. No imaginó las repercusiones.

La conjetura Maldacena, tal como fue bautizada, “dice que una teoría de la gravedad en cierto espacio, que son espacios con curvaturas negativas, es igual a una teoría que vive en las fronteras, en una región muy lejos de ese espacio, pero que es una teoría puramente de partículas”, explica Maldacena en la charla organizada en el marco del ciclo de conferencias de Ciencia, Tecnología e Innovación del Instituto de Industria de la Universidad Nacional de General Sarmiento. Y continúa: “La relación tiene la particularidad de que problemas sencillos de un lado se transforman en cosas complicadas del otro. Entonces, si uno asume que existe esa igualdad, uno puede resolver de forma sencilla ciertos problemas complicados”.

Juan Martín Maldacena nació en Caballito en 1968. Carmen, su madre, es traductora de inglés y Luis, su padre, ingeniero. Cursó el secundario en el Liceo Militar de San Martín y luego, en 1986, comenzó a estudiar física en la Universidad de Buenos Aires. “Había escuchado hablar de partículas elementales y de física en general. Estaba dudando en estudiar física o ingeniería y decidí estudiar física para ver de qué se trataba”, dice ante un público atento, en el que también se encuentran sus padres. 

Dos años más tarde ingresó al Instituto Balseiro, en Bariloche, donde se acercó a los agujeros negros y a la teoría de cuerdas. Se recibió en 1991 con la  tesis “Teoría de cuerdas en espacios curvos”, dirigida por el físico Gerardo Aldazabal. Esta tesis le abrió las puertas para realizar su doctorado en la Universidad de Princeton bajo la dirección del físico Curtis Callan. Luego hizo su posdoctorado en la Universidad Rutgers y en 1996 se convirtió en el profesor vitalicio más joven de la historia de Harvard. Desde 2001, hace ya 20 años, trabaja en el Instituto de Estudios Avanzados (IAS, según sus siglas en inglés), de Princeton, el mismo en el que trabajó Albert Einstein. Maldacena vive a pocas cuadras del Instituto junto a su mujer, sus dos hijas y su hijo.

La Maldacena

“La teoría M está terminada. Juan tiene gran reputación. El agujero negro que hemos dominado Q.C.D. podemos calcular. ¡Ehhhh! ¡Maldacena!”, le cantaron emocionados a mediados de 1998 los físicos asistentes a la conferencia internacional de teorías de cuerdas Strings realizada en California, Estados Unidos. “Los físicos estaban tan entusiasmados con un artículo reciente del Dr. Juan Maldacena, un teórico de Harvard, que bailaron en celebración”, publicó en ese momento el New York Times. Y bailaron al ritmo de la canción “La Macarena”, cuya letra fue adaptada para la ocasión.

“Es una conjetura con más y más evidencia, probarla totalmente por ahora es imposible porque hay uno de los lados de la teoría que no está definido matemáticamente, la teoría de la gravedad. Pero se han verificado ciertos aspectos importantes de esta relación, es una relación matemática de dos tipos de teorías, uno puede hacer una cuenta empezando por una teoría o por la otra y ver si dan los mismo”, explica Maldacena a 24 años de la publicación del artículo “El límite de gran N de las teorías de campos superconformes y de la supergravedad”, conocido como conjetura o dualidad Maldacena, que ya ha superado las 17 mil citaciones y es uno de los trabajos más citados en el campo de estudio.

“Esta teoría fue y sigue siendo útil para entender algunos problemas conceptuales de la gravedad, por ejemplo, los agujeros negros y también es útil para analizar ciertos problemas que aparecen en teorías de partículas”, dice el físico argentino.

Pizarrón, discusiones, correo electrónico, cálculos, fórmulas son las herramientas con las que Maldacena trabaja a diario. Hoy estudia modelos simplificados dedicados a la materia condensada: “Hay un tipo de modelos que fue sugerido por investigadores que se dedican a la materia condensada que son relativamente sencillos, quizá los grados de libertad cuánticos más sencillos que se podrían imaginar, que son  los fermiones de Majorana. Si estos interactúan en forma medio al azar entre sí, genera algo parecido a una teoría de gravedad. No es exactamente una teoría de gravedad pero tiene muchos aspectos similares”. “La razón principal para estudiar la gravedad cuántica, la teoría de cuerdas, es entender el principio del Big Bang, pero ese problema todavía estamos bastante lejos de entenderlo, entonces hemos tratado de entender otros problemas, por ejemplo el de las propiedades dentro de los agujeros negros. Ese parece ser un problema más sencillo, un problema donde ha habido un poco más de progreso”, cuenta Maldacena desde el IAS y agrega que la idea es entender completamente la singularidad de los agujeros negros: “Como dentro del agujero negro hay como un universo en contracción, quizá uno pueda también entender lo opuesto, que es el universo en expansión. Pero ese es el programa a largo plazo”.

“Estamos en una época donde hay muchos resultados experimentales sobre agujeros negros”, destaca Maldacena durante la charla y hace mención de tres observaciones de los últimos años, la detección en la Tierra de ondas gravitacionales producidas por el choque de dos agujeros negros, la imagen de un agujero negro supermasivo capturada en 2019 por el consorcio internacional Telescopio del Horizonte de Sucesos y la evidencia encontrada sobre el agujero negro en el centro de la Vía Láctea.

Durante su carrera, Maldacena recibió numerosos premios y reconocimientos, entre ellos la Medalla Galieo Galilei en 2019, la Medalla Lorentz en 2018, el Premio Yuri Milner a la Física Fundamental en 2012 -del que donó parte al Instituto Balseiro para la creación de un programa de profesores invitados-,  la Medalla Einstein también en 2012 y la Medalla Dirac en 2008. El físico argentino también es miembro de la Academia Mundial de Ciencias (TWAS, sus siglas en inglés), la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos y La Sociedad Estadounidense de Física, entre otras asociaciones científicas.

- Todavía quedan muchas preguntas por responder sobre el comienzo del universo, sobre los agujeros negros, teorías que verificar, ¿cuál es la pregunta que a vos te gustaría particularmente responder?

- Una que me gustaría entender es qué pasa en la singularidad de un agujero negro, en esa región interior donde la curvatura se hace infinita de acuerdo a la gravedad clásica, cómo se describe eso en la teoría completa. Me gustaría entender conceptualmente qué es lo que ocurre ahí: en el interior de un agujero negro.

- ¿Ya tenés una idea?

- No, todavía no, es un misterio.

MB