++ 1930 Predicción matemática de los agujeros negros. Subramanyan Chandrasekhar

Subramanyan Chandrasekhar viajando desde India a Inglaterra, a Cambridge, para comenzar su tesis en la Trinity College dirigido por R.H. Fowler, después de haber terminado su licenciatura en física en la Presidency College de Madrás. Cuenta la leyenda que durante el largo trayecto en barco desde su colorida y cálida India natal hasta la sesuda y fría Cambridge se entretuvo resolviendo las ecuaciones que rigen la estructura de los interiores estelares, y que calculando calcula, ed, ndo llegó a la conclusión de que si una enana blanca era aproximadamente una vez y media más pesada que el Sol, no había manera de evitar que la pobre colapsara sobre sí misma y formara un agujero negro. Vamos, que era tan pesada que no se aguantaba ni a sí misma.

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Fuente: Astronomia2009

handrasekhar, Eddington y los agujeros negros

7 de Octubre de 2008, 12 de la mañana hora de Estocolmo: ¿puede usted recordar lo que estaba haciendo? Los físicos japoneses Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa estaban recibiendo una de las mejores noticias de su vida profesional: ¡el premio Nobel de física del año 2008 era ex aequo para ellos!

Dios mío, imagínenselo, años y años de pasión y trabajo, tanta pasión como trabajo y dificultades, para hoy recibir tamaño reconocimiento … dios mío dios mío, ¿qué más podrán ambicionar ahora estos excelentes investigadores?

Pues miren, uno de los 183 afortunados que hasta hoy han recibido este notición es nada más y nada menos que Subramanyan Chandrasekhar, el gran astrofísico indio, él es el protagonista de esta nota histórica.

Subramanyan Chandrasekhar nació el 19 de Octubre de 1910 en Lahore, en la entonces India británica, en el seno de una familia acomodada de 10 hermanos. Su padre Chandrasekhara Subramanya Ayyar trabajaba para una compañía inglesa, la Northwestern Railways, y de sus propias palabras su madre Sita era una mujer brillante que se dedicó con pasión a la educación de sus hijos y cultivó en ellos grandes expectativas. De casta le viene al galgo además por parte de tío, Sir Chandrasekhara Venkata Raman, que ganó también el premio Nobel de física en 1930.

Ese mismo año estaba su joven sobrino Subramanyan viajando desde India a Inglaterra, a Cambridge, para comenzar su tesis en la Trinity College dirigido por R.H. Fowler, después de haber terminado su licenciatura en física en la Presidency College de Madrás.

Cuenta la leyenda que durante el largo trayecto en barco desde su colorida y cálida India natal hasta la sesuda y fría Cambridge se entretuvo resolviendo las ecuaciones que rigen la estructura de los interiores estelares, y que calculando calcula, ed, ndo llegó a la conclusión de que si una enana blanca era aproximadamente una vez y media más pesada que el Sol, no había manera de evitar que la pobre colapsara sobre sí misma y formara un agujero negro. Vamos, que era tan pesada que no se aguantaba ni a sí misma.

La cosa es sencilla: todos sabemos desde hace mucho tiempo que las masas se atraen, todas las masas se atraen, el sol atrae a la tierra y viceversa, la tierra atrae a la luna y viceversa, la tierra nos atrae a nosotros y viceversa … pero ¿un trozo de la tierra no atrae a otro trozo de la propia tierra? ambos son masas también … pues sí, efectivamente, existe lo que podemos llamar autogravedad y precisamente lo que impide que las estrellas colapsen sobre sí mismas debido a ella es la presión de la radiación que se está produciendo en su núcleo, donde procesos nucleares de fusión están inyectando energía en el sentido opuesto al del colapso gravitatorio (tengan en cuenta que las estrellas no son sólidas como la tierra, sino plasma, un gas con cargas libres, y por tanto pueden comprimirse a diferencia del sólido).

Tate, ya lo entiendo, ¿qué pasa ahora si el combustible de las reacciones nucleares se termina? Oh dios mío (aquí está otra vez, es lo que tiene la ubicuidad) ¿quién va a frenar el colapso gravitatorio?

Pues esto es lo que Chandrasekhar andaba calculando: una enana blanca es una estrella que fue como el Sol mientras le duró el combustible y que al apagarse y colapsar encontró otro equilibrio: se convirtió en un material no compresible, degenerado en lenguaje más técnico, y de esta manera consiguió frenar el colapso gravitatorio. Pero este tipo de material no compresible no es capaz de soportar cualquier presión: igual que los sólidos que conocemos se rompen si los sometemos a tensiones mayores de lo que su estructura interna les permite soportar, las enanas blancas más pesadas que cierta masa límite no consiguen frenar el colapso gravitatorio y continúan colapsando y haciéndose más densas, colapsando y haciéndose más densas, pudiéndose convertir así en un agujero negro.

Esta masa límite recibe el nombre de masa límite de Chandrasekhar, en honor de su descubridor, y tiene un valor aproximado de una vez y media la masa del Sol.

Así que el joven Chandrasekhar llegó a Cambridge con un objeto astrofísico nuevo bajo el brazo, los agujeros negros. En esa época la relatividad general de Einstein estaba recién salida del horno y en pleno apogeo tras las primeras pruebas experimentales en su favor, y en el marco de esta teoría los agujeros negros son objetos muy singulares. De hecho se les denomina técnicamente singularidades. Las propiedades del espaciotiempo dentro de ellos parecen ser muy distintas a lo que la intuición y la física prerelativista estaban acostumbradas.

Se trata de objetos de los que es imposible salir, igual que el tiempo camina irremediablemente hacia el futuro en nuestra realidad más cotidiana, uno camina irremediablemente hacia el centro del agujero negro una vez que entra en él. Ni siquiera la luz es capaz de escapar de ellos, y de ahí su nombre.

Hoy en día la comunidad científica y la no científica habla sin pudor de los agujeros negros, existen en el Universo, los hemos detectado , pero entonces aquello resultaba demasiado exótico para el pensamiento dominante: vale que la relatividad general hable de esos extraños objetos, pero yo dudo que la naturaleza en su perfección los vaya a crear en realidad … El joven Chandrasekhar encontró tanta resistencia a sus ideas que finalmente se movió a investigar en otros campos, hasta que unos 30 años más tarde volvió a retomar sus viejos trabajos y publicó una segunda tanda de artículos entre los años 60 y 70, que junto con los originales de los años 31 a 36 le valieron su envidiado premio Nobel en 1983.

Así son a veces las cosas.

Uno de los grandes enemigos de sus ideas y de su persona fue el también gran astrofísico Sir Arthur Eddington (1882-1944), que en la época en que Chandrasekhar era un joven investigador en Cambridge era ya uno de los más prestigiosos astrofísicos de la época. Eddington lideró en 1919 una expedición a la isla de Príncipe en la costa occidental de África para medir durante un eclipse solar la curvatura que el campo gravitatorio del Sol produce en la luz que nos llega de las estrellas. El experimento fue un éxito y constituyó la primera prueba experimental contundente de la relatividad general de Einstein; de hecho se constituyó también como el comienzo de la carrera del honorable Albert como personaje mediático. En 1911 Einstein había desafiado a los astrónomos a medir este efecto predicho por primera vez en su teoría, y el 7 de noviembre de 1919 en una histórica reunión conjunta de la Royal Society y de la Royal Astronomical Society en Londres, Eddington presentaba sus resultados confirmando las predicciones de Einstein.

Ésta fue sólo una de las grandes contribuciones que hizo Eddington a la astrofísica, y que le granjearon el prestigio y el respeto de la comunidad, que posteriormente no quiso, no supo o no pudo cuestionarle en favor del joven Chandrasekhar. Así fue cómo sus ideas sobre los agujeros negros se implantaron en ella con un retraso de 30 años.

Además de los agujeros negros formados de material muy denso y con masas entorno a la solar, hoy en día conocemos también los enormes agujeros negros que habitan en los centros de las galaxias. Tienen masas de millones de veces la solar y han de imaginarse como congregaciones atípicamente abarrotadas de estrellas gas y polvo. Nuestra galaxia también contiene uno, y ésto es algo que sólo sabemos con seguridad desde hace unos dos años.

Y además de éstos hemos oído hablar también de agujeros negros microscópicos que pudieron formarse en fases tempranas de la evolución del universo, o que podrían estarse formando ahora mismo y en cualquier lugar debido a choques de rayos cósmicos muy energéticos. De momento no tenemos noticias de que se hayan encontrado fuera de las cabezas de los físicos que los estudian, pero no se preocupen, estaremos al tanto y les mantendremos informados.

AUTOR >> Charo Villamariz Cid

Fuente: Cienciaes 

Sbrahmanyan Chandrasekhar. El joven que descubrió los agujeros negros.

La historia se repite una y otra vez. La juventud, unida al conocimiento y al trabajo extenuante, proporciona, a los más despiertos, visiones insólitas del mundo. Como tantas veces sucede, la osadía de las nuevas ideas choca con las verdades establecidas y, sobretodo, con los que las defienden. Pero el conocimiento, como la juventud, no tiene color, raza o fronteras y, tarde o temprano, el método científico triunfa.

En 1930, Sbrahmanyan Chandrasekhar era un joven hindú de 24 años de edad, natural de Lahore (ahora Pakistán), recién licenciado en físicas. En el colegio había destacado por su habilidad con las matemáticas, física y química e, incluso, en el estudio del sánscrito. A pesar de la falta de medios y libros adecuados, Chandra -que así le llamaban sus amigos- se las había apañado para adquirir unos aceptables conocimientos de una de las más novedosas teorías del momento: la mecánica cuántica. Incluso ganó un concurso en la facultad gracias a un ensayo sobre esta materia, el premio era un libro y él pidió uno titulado: La constitución de las estrellas, de Sir Arthur Eddington.

Eddington era por entonces uno de los físicos más eminentes del planeta. Conquistó la fama tras un viaje a las Islas Príncipe, cerca de África, para observar el eclipse solar del 29 de mayo de 1919. La Teoría de la Relatividad General de Einstein había predicho que, al ocultarse el Sol tras la Luna durante el eclipse, la luz procedente de las estrellas cercanas al Astro Rey sería curvada por la gravedad solar falseando su posición en el firmamento. Aunque la expedición tuvo muchos problemas, los datos recopilados demostraron que Einstein llevaba razón. Cuentan que, a su vuelta, un periodista le preguntó: "Sir Arthur, ¿es verdad que sólo hay tres personas en el mundo que comprenden la Teoría de la Relatividad y que usted es una de ellas?". Eddington quedó pensativo y contestó: "Estoy intentando averiguar quién es la tercera persona."

Eddington ni siquiera había oído hablar de él, pero el joven Chandrashekar comprendía muy bien las teorías de Einstein. Recién licenciado, con el libro del físico inglés bajo el brazo, se embarcó hacia Inglaterra para estudiar en la Universidad de Cambridge, gracias a una beca del gobierno. Poco propenso a perder el tiempo, Chandra decidió enfrascarse en un problema durante la travesía: intentar descubrir la estructura interna de las estrellas denominadas "enanas blancas".

Es maravilloso pensar que el cerebro humano pueda ser tan osado. Aquel jovenzuelo armado de papel y lápiz, luchando contra el tedio de un viaje de varios meses en barco, escribiendo extrañas ecuaciones pobladas de signos incomprensibles, fue capaz de descender hasta el mismísimo corazón de las estrellas.

Las ecuaciones fueron fluyendo, una tras otra, descifrando el complejo comportamiento de la estrella moribunda cuando el combustible nuclear se acaba. Chandra imaginaba la terrible lucha de la gravedad, que todo lo comprime, cuando desaparece la fuente de energía interna que calienta y expande la materia. Según las creencias de entonces, llegado un momento, las estrellas no se podían comprimir más y morían lentamente radiando el calor remanente al espacio hasta convertirse en cenizas errantes, oscuras y frías. Pero Chandra comprendió que la Teoría de la Relatividad tenía algo que decir a ese proceso y aplicó las ecuaciones de Einstein.

Para sorpresa del joven físico, los resultados de sus cálculos decían que cuando la masa de la estrella supera un límite (ahora establecido en 1,44 veces la masa del Sol), el astro se contrae más y más, hasta el infinito. La estrella moribunda se convierte entonces en un objeto extraño, pequeño e inmensamente denso, tan masivo que nada escapa a su atracción gravitatoria, ni siquiera la luz. Es un objeto enigmático, que engulle sin piedad todo lo que tiene alrededor: un Agujero Negro.

Eddington, el mismo Eddington que había creído a ciegas en las teorías del joven Einstein hasta el punto de embarcarse en un peligroso viaje para demostrarlas, no supo ver la extraordinaria creación de aquel joven hindú y puso en duda sus resultados. "Creo que debe haber una ley natural que impida a una estrella comportarse de forma tan absurda"- exclamó. La historia se repitió pero, una vez más, ganó la Ciencia. Chandrasekhar rompió los moldes y demostró que el Cosmos es muy diverso, dinámico y vivo, cargado de energía que evoluciona de infinitas maneras dando a luz a insospechadas maravillas. En 1983, la comunidad científica concedió el Premio Nobel de Física a Sbrahmanyan Chandrasekhar.

El 23 de Julio de 1999, la NASA puso en órbita el Observatorio de rayos-X Chandra. Este observatorio no puede ver los agujeros negros directamente pero sí puede detectarlos de manera indirecta, observando las emisiones de rayos X que libera la materia al caer en ellos. Gracias a Chandra y a otros instrumentos ahora sabemos que existen agujeros negros de muchos tamaños. Unos, enormes, habitan en el centro de las galaxias y tienen masas de miles de millones de soles, otros son más modestos, como GRS 1915, que tiene una masa de 10 soles y se alimenta del material que roba a una estrella compañera. Se habla, incluso, de mini agujeros negros del tamaño de partículas elementales.

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