Roger Penrose y la divulgación científica.

Roger Penrose: "La física podría ayudarnos a entender la conciencia"

La Real Academia Sueca de Ciencias otorgó el pasado martes 6 de octubre el  Premio Nobel de Física 2020 a los científicos Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez, por sus descubrimientos sobre los agujeros negros.

Tal vez el más conocido de los tres, gracias a sus libros de divulgación científica, sea Penrose. Conocido por sus posturas un tanto heterodoxas dentro del campo de la física teórica, es Catedrático del Instituto Matemático de la Universidad de Oxford y autor de numerosos best-sellers de divulgación, entre los que destacan “Lo pequeño, lo grande y la mente humana”, “La nueva mente del emperador” y “Sombras de la mente”.

Roger Penrose es, junto al también británico Stephen Hawking, uno de los físicos teóricos más famosos y a la vez más importantes de nuestro tiempo. Sus trabajos a finales de los 60 y principios de los 70 sobre lo que ocurre en el interior de los agujeros negros, las llamadas singularidades, marcaron el camino a seguir en un momento en que estos extraños cuerpos celestes eran tenidos como engorrosas veleidades de una teoría de difícil confirmación experimental. Desde hace treinta años, Penrose está ocupado en desarrollar una teoría bastante abstracta: la teoría de los twistors. Todo ello forma parte de un profundo interés personal por descubrir una nueva formulación en la física que una el mundo de lo muy pequeño con el de lo muy grande.

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A continuación te invitamos a que conozcas más de su trabajo por medio de cuatro de sus obras fundamentales.

4 libros básicos de Roger Penrose, Premio Nobel de Física 2020 | Aristegui Noticias

El camino a la realidad.

El avance de la ciencia ha ido modificando radicalmente nuestra manera de comprender el universo a lo largo de la historia. Gracias al progreso científico, los conceptos físicos y matemáticos han transformado nuestra visión.

Con este punto de partida, Roger Penrose realiza un completo estado de la cuestión del saber actual y de todos los instrumentos conceptuales para comprender la física, la matemática y las leyes científicas que rigen el universo. Explicaciones, conceptos, estado de las investigaciones en curso, repaso y argumentaciones, comentarios sobre las leyes del universo y últimas teorías, este libro es conocido como la biblia de todos los conceptos de la física moderna. [DESCARGAR MUESTRA]

Ciclos del tiempo.

En esta investigación Penrose desarrolla una visión inédita de la cosmología y propone una respuesta inesperada a la pregunta “¿Qué pasó antes del Big Bang?” Las dos ideas clave que hay detrás de esta nueva visión son un penetrante análisis de la Segunda Ley de la termodinámica (que establece el principio de la entropía) y el estudio de la geometría de conos de luz del espacio-tiempo. Penrose logra combinar estos dos temas para demostrar que el destino último de nuestro universo en expansión y aceleración puede ser visto como el “big bang” de uno nuevo. [VISTA PREVIA]

Las sombras de la mente.

El científico trata de llegar a una comprensión científica de la mente humana. Parte de que la “comprensión” es algo que va mucho más allá de la mera computación, y trata de averiguar de qué modo la consciencia aparece “a partir de la materia, el espacio y el tiempo”. Sostiene que mientras las señales neuronales pueden comportarse como sucesos explicables en términos de la física clásica, las conexiones entre las neuronas están controladas a un nivel más profundo, donde debe existir una actividad en la frontera cuántico/clásico. Para Penrose, el nivel neuronal de las representaciones habituales del cerebro es una mera sombra de una actividad más profunda donde debe buscarse la base física de la mente: el campo mecano-cuántico que los humanos experimentamos como consciencia y libre albedrío. [DESCARGAR MUESTRA]

Moda, fe y fantasía en la nueva física del universo.

¿Qué influencias pueden tener la moda, la fe y la fantasía en las investigaciones científicas que buscan entender el comportamiento del universo? ¿Son los físicos teóricos inmunes a las tendencias, las creencias dogmáticas o los revoloteos fantásticos? Roger Penrose responde a estas y a otras muchas preguntas en este libro. Explica por qué los investigadores que trabajan en la última frontera de la física son, de hecho, tan susceptibles a estas fuerzas como el resto de mortales. El resultado final es una importante crítica de los avances más significativos de la física actual, de la mano de uno de sus principales representantes. [VISTA PREVIA]

Tres expertos en agujeros negros ganan Premio Nobel de Física 2020

Premio Nobel de Física - Búsqueda de Google

Los investigadores Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez obtuvieron el Nobel de Física 2020 por sus descubrimientos sobre los agujeros negros y su relación con la Teoría de la Relatividad.

«No sabemos qué hay dentro de un agujero negro y eso es lo que lo hace tan fascinante», admitía la estadounidense Andrea Ghez tan solo minutos después de conocer que se había convertido este martes en la galardonada con el premio Nobel de Física junto a sus dos colegas, el alemán Reinhard Genzel y el británico Roger Penrose, sin duda el más célebre del trío, por arrojar un poco de luz sobre los agujeros negros. Estas regiones exóticas del espacio son, según la Real Academia de las Ciencias sueca, «los secretos más oscuros del Universo».

En concreto, han sido reconocidos por relacionar estos objetos con la teoría general de la relatividad de Albert Einstein y por hallar uno de ellos en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

En enero de 1965, diez años después de la muerte de Einstein, Penrose, de la Universidad de Oxford, demostró con ingeniosos métodos matemáticos que la teoría general de la relatividad conduce a la formación de agujeros negros, unos monstruos super masivos que capturan todo lo que hay a su alrededor, incluida la luz. Fueron sugeridos por primera vez en 1916 por el alemán Karl Schwarzschild y ni el mismo Einstein creía que algo así podía existir.

Pero Penrose, que se lleva la mitad de los diez millones de coronas suecas del premio (casi un millón de euros), los describió en detalle. En su corazón, afirmó, esconden una singularidad en la que cesan todas las leyes conocidas de la naturaleza. Su innovador artículo todavía se considera la contribución más importante a la famosa teoría desde Einstein.

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Eureka 15-10-2020  Este programa se dedica al Premio Nobel de Física 2020 compartido entre Roger Penrose, por sus aportaciones sobre los agujeros negros, y Reinhard Genzel y Andrea Ghez, por hallar un superagujero negro en el centro de nuestra galaxia

El «monstruo» en la Vía Láctea

Genzel, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Garching (Alemania) y la Universidad de California, Berkeley (EE.UU) y Ghez, de la Universidad de California en Los Angeles (EE.UU.) lideran, cada uno de ellos, un grupo de astrónomos que, desde principios de la década de 1990, se ha centrado en una región llamada Sagitario A* en el centro de nuestra galaxia. Han cartografiado con una precisión cada vez mayor las órbitas de las estrellas más brillantes más cercanas al corazón galáctico y las mediciones de estos dos grupos concuerdan. Ambos encontraron un objeto invisible extremadamente pesado -cuatro millones de masas solares- que tira del revoltijo de estrellas, haciéndolas correr a velocidades vertiginosas. Es «la evidencia más convincente», según el Instituto Karolinska de Estocolmo, de la presencia de un agujero negro supermasivo, lo que les hace merecedores de la otra mitad del premio.

Un ejemplo de todo ello es una estrella llamada S2 o S-O2. Completa una órbita del centro de la galaxia en menos de 16 años. Este es un tiempo extremadamente corto, por lo que los astrónomos pudieron trazar un mapa de toda su órbita. Podemos compararla con el Sol, que tarda más de 200 millones de años en completar una vuelta alrededor del centro de la Vía Láctea.

Usando los telescopios más grandes del mundo, Genzel y Ghez desarrollaron métodos para ver a través de las enormes nubes de gas y polvo interestelar hasta el centro galáctico. Han perfeccionado nuevas técnicas para compensar las distorsiones causadas por la atmósfera de la Tierra, construyendo instrumentos únicos. Con suerte, quizás es posible que pronto veamos directamente a Sagitario A*. Sería el segundo en la lista, después de que hace poco más de un año la red de astronomía Event Horizon Telescope lograra obtener imágenes de los alrededores más cercanos de un agujero negro supermasivo situado en la galaxia conocida como Messier 87 (M87), a 55 millones de años luz de nosotros.

Muchas preguntas que piden respuestas y motivan la investigación futura.

«Los descubrimientos de los galardonados de este año han abierto nuevos caminos en el estudio de objetos compactos y supermasivos. Pero estos objetos exóticos todavía plantean muchas preguntas que piden respuestas y motivan la investigación futura. No solo preguntas sobre su estructura interna, sino también sobre cómo probar nuestra teoría de la gravedad en las condiciones extremas en las inmediaciones de un agujero negro», ha dicho David Haviland, presidente del Comité Nobel de Física.

En efecto, todavía queda mucho por saber sobre los agujeros negros, como por qué la teoría general de la relatividad no funciona en la singularidad. Esto requerirá unir los dos pilares de la física, la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. Andrea Ghez anima a las estudiantes a perseguirlo. «Espero inspirar a otras mujeres jóvenes en este campo. Si te apasiona la ciencia hay mucho que se puede hacer», ha dicho tras la ceremonia en Estocolmo. «Es muy importante convencer a la generación más joven de que su capacidad de cuestionar y pensar es crucial para el futuro del mundo». Quizás quien siga sus pasos pueda resolver los misterios aún en la oscuridad y merecer otro Nobel de Física.

Descubierto el agujero negro más masivo con ondas gravitacionales.

Imagen del agujero negro masivo.

Los detectores de ondas gravitacionales LIGO y Virgo acaban de detectar su mayor descubrimiento: un agujero negro que tiene 142 veces la masa del Sol. Es el resultado de la fusión de otros dos agujeros negros (de 85 y 65 masas solares) y el resultado es el agujero negro más masivo jamás observado hasta ahora con ondas gravitacionales, que son unas ondulaciones del espacio-tiempo producidas en el universo como consecuencia de acontecimientos muy violentos, como la explosión de una supernova o la fusión de dos agujeros negros.

El descubrimiento se publica en las revistas “Physical Review Letters” y “Astrophysical Journal Letters“.

Detectan el agujero negro más masivo observado a través de ondas gravitacionales

La señal GW190521 se registró el pasado 21 de mayo de 2019 por los instrumentos LIGO y Virgo y es “histórica” porque es la más distante y, por lo tanto, la más antigua jamás detectada por el ser humano. En comparación con observaciones anteriores, la señal GW190521 es muy corta y más difícil de analizar. Concretamente, el investigador Juan Calderón Bustillo [profesor de la Universidad China de Hong Kong, que formará parte desde octubre del equipo investigador dirigido por Thomas Dent, coordinador del programa de ondas gravitacionales en el Igfae] resalta que, de las tres fases que componen el proceso a través del cuál se forman los agujeros negros, al fenómeno que han observado solo han alcanzado a detectarle con claridad la fase de fusión y la de relajamiento (las dos últimas), pero no la primera.

En concreto, esta onda gravitacional tardó siete mil millones de años en llegar a la Tierra. Pero, además, el agujero negro resultante de la fusión también es el más masivo observado hasta ahora.

Por otra parte, esta observación es la primera “evidencia directa” de la existencia de agujeros negros de “masa intermedia”, es decir, que pesan entre 100 y 100.000 masas solares. Estos agujeros negros de masa intermedia son más pesados que los resultantes del colapso de estrellas de gran masa, pero mucho más ligeros que los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de algunas galaxias. Hasta ahora, solo la evidencia indirecta obtenida de observaciones electromagnéticas insinuaba su existencia.

La luz es el mensajero que permite a los astrónomos estudiar el universo y sus objetos celestes. Por eso, aquellos que no emanan luz son los fenómenos más misteriosos que alberga el espacio. Es el caso de los agujeros negros: los restos de antiguas estrellas que han muerto, convertidas en masas tan densas que nada, ni siquiera la luz, es capaz de escapar a su poderosa fuerza gravitatoria. Estos objetos oscuros emiten otro tipo de señal que predijo Einstein hace 100 años y que fue observada por primera vez el 14 de septiembre del 2015: las ondas gravitacionales. A través de ellas, los investigadores han logrado aproximarse más al estudio de los agujeros negros y observar, entre otras cosas, la magnitud de su masa.

Los agujeros negros de masa intermedia son muy interesantes porque pueden ser la clave de uno de los grandes enigmas de la astrofísica y la cosmología: el origen de los agujeros negros supermasivos. Aunque la cuestión sigue abierta, uno de los escenarios propuestos para explicar la formación de estos monstruos cósmicos es precisamente el de las fusiones repetidas de agujeros negros de masa intermedia.

Este descubrimiento podría darnos también algunas pistas sobre la formación de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en los centros de algunas galaxias. La masa de uno de los agujeros negros fusionados, 85 masas solares, proporciona información que podría mejorar nuestra comprensión de las etapas finales de la evolución de las estrellas masivas.

El cuásar ‘Pōniuāʻena’ : desde los albores del cosmos.

An artist's impression of the formation of the quasar Pōniuā'ena, starting with a seed black hole 100 million years after the Big Bang (left), then growing to a billion solar masses 700 million years after the Big Bang (right). (Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld)

Los cuásares son los objetos más energéticos del universo, y desde su descubrimiento, los astrónomos han estado muy interesados en determinar cuándo aparecieron por primera vez en nuestra historia cósmica.

El descubrimiento del cuásar más masivo conocido en el universo temprano desafía las teorías actuales de la formación y crecimiento supermasivos de agujeros negros durante un tiempo en el que el cosmos estaba todavía en su primera fase.

Los astrónomos han descubierto el cuásar más masivo conocido en el universo temprano, que contiene un monstruoso agujero negro con una masa equivalente a 1.500 millones de soles. Formalmente designado como J1007+2115, el recién descubierto cuásar es uno de los dos únicos conocidos del mismo período cosmológico. En honor a su descubrimiento a través de los telescopios en Maunakea, una montaña venerada en la cultura hawaiana, el quasar recibió el nombre hawaiano Pōniuāʻena, que significa “fuente giratoria invisible de la creación, rodeada de brillantez”.

De acuerdo con las actuales teorías, los cuásares son alimentados por agujeros negros supermasivos. A medida que los agujeros negros engullen la materia circundante, como polvo, gas o incluso estrellas enteras, emiten enormes cantidades de energía, dando lugar a luminosidades conocidas por eclipsar galaxias enteras.

El agujero negro supermasivo que alimenta Pōniuāʻena hace de este cuásar el objeto más distante, y por lo tanto el más antiguo, conocido en el universo para albergar un agujero negro que supera los 1.000 millones de masas solares. Según un nuevo estudio que documenta el descubrimiento del cuásar, la luz de Pōniuāʻena tardó 13.020 millones de años en llegar a la Tierra, comenzando su viaje sólo 700 millones de años después del Big Bang.

“Es el primer monstruo de este tipo que conocemos”, dijo Jinyi Yang, un investigador postdoctoral asociado al Observatorio Steward de la Universidad de Arizona y autor principal del estudio, que se publicará en The Astrophysical Journal Letters. “El tiempo fue demasiado corto para que creciera de un pequeño agujero negro al enorme tamaño que vemos.”

An artist's impression of the quasar Pōniuāʻena, the first quasar to receive an Indigenous Hawaiian name. (Image: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld)
Imagen artística del quasar Pōniuāʻena, el primer quasar que recibió un nombre indígena hawaiano. (Image: International Gemini Observatory)

La pregunta de cómo un agujero negro tan masivo pudo materializarse cuando el universo estaba todavía en su infancia ha inquietado a los astrónomos y cosmólogos durante mucho tiempo. “Este descubrimiento presenta el mayor desafío hasta ahora para la teoría de la formación y crecimiento de los agujeros negros en el universo temprano”, afirma el co-autor del estudio Xiaohui Fan, jefe adjunto del Departamento de Astronomía de UArizona.

La noción de que un agujero negro de las proporciones de Pōniuāʻenas podría haber evolucionado a partir de un agujero negro mucho más pequeño formado por el colapso de una sola estrella en tan poco tiempo desde el Big Bang es casi imposible, según los modelos cosmológicos actuales.

En cambio, los autores del estudio sugieren que el cuásar habría tenido que empezar como un agujero negro “semilla” que ya contenía la masa equivalente a 10.000 soles ya 100 millones de años después del Big Bang.


Yang, Jinyi et al. “Pōniuā‘ena: A Luminous z = 7.5 Quasar Hosting a 1.5 Billion Solar Mass Black Hole.” The Astrophysical Journal 897.1 (2020): L14.  DESCARGAR PDF

Eureka: agujeros negros y libros recomendados.

EUREKA es un programa de Radio USAL de divulgación científica que se emite los jueves a las 10 de la noche. Presentador: Guillermo Sánchez León.

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En esta ocasión entrevistan a Miguel A. Vázquez Mozo Profesor Titular en el Departamento de Física Fundamental de la Universidad de Salamanca para hablar de la primera imagen tomada a un agujero negro que ha sido de total actualidad últimamente.

Miguel A. Vázquez Mozo - Buscar con Google

Sus intereses de investigación son la teoría cuántica de campos, la teoría de cuerdas, la gravedad y la cosmología. Podemos encontrar parte de su investigación en INSPIRE o echarle un vistazo a su libro sobre la teoría cuántica de campos. Autor del blog La Física en el Tiempo.

Por otro lado, en EUREKA libros hemos comentado algunos de los que aparecen en nuestro blog  como:  Por amor a la física o el cómic La Charla. También hemos tenido tiempo para hablar de Vasos comunicantes y de la Biblioteca Zacut.


Gracias Guillermo, un placer compartir contigo estos minutos de radio.