Premio Nobel de Física ganado por científicos que cambiaron nuestro concepto del cosmos


Un cosmólogo que reveló que el universo estaba hecho principalmente de materia invisible y energía, y dos científicos que detectaron el primer planeta que orbita una estrella alienígena, recibieron el martes el Premio Nobel de Física 2019.

Al estudiar los primeros momentos después del nacimiento del universo, James Peebles de la Universidad de Princeton desarrolló un marco teórico para el evolución del cosmos eso condujo a la comprensión de energía oscura y materia oscura – sustancias que no pueden ser observadas por ningún instrumento científico pero que, sin embargo, constituyen el 95 por ciento del universo.

Los compañeros premiados Michel Mayor y Didier Queloz de la Universidad de Ginebra revolucionaron la astronomía, dijo el Comité Nobel, cuando en 1995 anunciaron el descubrimiento de un gran mundo gaseoso que rodeaba una estrella a 50 años luz de nuestro sol, el primer planeta extrasolar encontrado alrededor Una estrella como el sol.

En las décadas posteriores, los científicos han detectado miles más de estos exoplanetas, y los astrónomos ahora piensan que nuestro universo contiene más planetas que estrellas.

"Los premios Nobel de física de este año han pintado una imagen de un universo mucho más extraño y maravilloso de lo que jamás podríamos haber imaginado", dijo Ulf Danielsson, miembro del Comité Nobel, en una conferencia de prensa el martes.

"Nuestra visión de nuestro lugar en el universo nunca volverá a ser la misma".

Durante casi un siglo, los científicos han teorizado que el universo comenzó con un Big Bang, creciendo de una sopa de partículas calientes y densas a la actual colección de polvo, estrellas y galaxias arrojadas a través de un vasto y aún en expansión espacio.

Hace cincuenta años, un par de radioastrónomos tropezaron con la firma de esos primeros días de expansión: el fondo cósmico de microondas, una débil forma de radiación que cubre todo el cielo.

Esta radiación es una "mina de oro" para los físicos, dijo el Comité Nobel. Al analizar pequeñas variaciones en este antiguo resplandor, los científicos pueden mirar atrás en el tiempo para comprender cómo evolucionó el universo.

Peebles estudió la temperatura del fondo cósmico de microondas para comprender la materia que se creó en el Big Bang.

"Fue, conceptualmente, un evento de apertura de puertas", dijo la cosmóloga observacional Sandra Faber, miembro del personal de los Observatorios de la Universidad de California. "Demostró que las leyes conocidas de la física podían explicar el universo cuando solo tenía 100 segundos de antigüedad. ¿No es sorprendente?"

Peebles también desarrolló herramientas para explicar cómo surgió el universo tal como lo conocemos. Diminutas fluctuaciones cuánticas que ocurrieron durante la inflación, un período de rápida expansión del universo que se desarrolló en menos de una millonésima de segundo después del Big Bang, dieron lugar a "masas" de materia que eventualmente evolucionarían en galaxias, dijo.

Estos bultos, junto con la materia oscura aún misteriosa, explican el tamaño, la forma y la distribución de las galaxias que vemos hoy.

"No estaba trabajando solo", dijo Peebles a través de una entrevista telefónica en la conferencia de prensa el martes, señalando que los investigadores en la Unión Soviética proporcionaron contribuciones importantes para la comprensión de los científicos de la evolución del universo.

Después de la detección del fondo cósmico de microondas en 1964, el campo progresó en ataques y arranques, dijo: "También saqué muchas ideas equivocadas".

Finalmente, las teorías de Peebles condujeron al descubrimiento de la energía oscura, la fuerza invisible que impulsa la expansión del universo, y la materia oscura, el material no observable que mantiene unidas a las galaxias.

James Peebles habla con simpatizantes después de su victoria. (Eduardo Muñoz / Reuters / Imágenes TPX del día)James Peebles habla con simpatizantes después de su victoria. (Eduardo Muñoz / Reuters / Imágenes TPX del día)

Todo lo que podemos tocar o ver, todo lo detectado por un instrumento científico, y todo lo que aún no se ha encontrado constituye solo el 5 por ciento del universo. Incluso en esa pequeña porción del cosmos, hay más de lo que parece a simple vista. La ciencia detrás de la segunda mitad del premio de física de este año es prueba de ello.

El primer exoplaneta observado por Mayor y Queloz no era visible a través de ningún telescopio. En cambio, los astrónomos intuyeron la existencia del mundo al observando la forma en que afectó a su estrella.

Su investigación se basó en el hecho de que los planetas no orbitan estrellas; en cambio, los planetas y las estrellas orbitan su centro de masa común. Si un planeta es lo suficientemente grande, en comparación con su sol, hará que la estrella se tambalee un poco.

Este bamboleo produce pequeños cambios en la luz que emite la estrella, y los científicos pueden analizar estos cambios para determinar el tamaño y la distancia del planeta.

El primer mundo que descubrieron Mayor y Queloz, denominado 51 Pegasi b, es diferente a cualquier otro en nuestro sistema solar. El planeta es grande y gaseoso, como Júpiter, pero está tan cerca de su estrella que solo lleva cuatro días completar una órbita. Su temperatura supera los 1.000 grados centígrados.

Cuando Queloz vio por primera vez la firma del planeta en sus datos, "entré en pánico", recordó el científico, que era un estudiante graduado que trabajaba con el alcalde en el momento del descubrimiento. "Pensé que algo andaba mal con el instrumento".

Los astrónomos necesitaron mucho reanálisis para convencerse de que estaban viendo algo real. Luego tuvieron que persuadir al resto del mundo. El planeta era tan diferente de lo que los científicos predijeron que encontrarían, muchos investigadores inicialmente se mostraron escépticos sobre el descubrimiento. Pero estudios posteriores finalmente mostraron que la corazonada inicial de Mayor y Queloz era cierta.

"Raramente, una sola persona hace ciencia nueva … y hubo muchas personas que hicieron contribuciones importantes antes y desde entonces", dijo Johanna Teske, astrónoma de exoplanetas en los Observatorios Carnegie. Pero el descubrimiento del alcalde y Queloz "fue realmente un punto de inflexión para el campo".

Pronto, los astrónomos de todo el mundo estaban realizando sus propias búsquedas de exoplanetas, escaneando los cielos y examinando una gran cantidad de datos históricos para detectar el bamboleo revelador de un planeta que alberga el sol.

Observaciones de telescopios terrestres y espaciales han revelado Más de 4,000 exoplanetas confirmados y desafió las nociones de los científicos sobre cómo evolucionan los sistemas planetarios.

El año pasado, la NASA lanzó el Satélite de Encuesta Exoplaneta en tránsito, un poderoso telescopio espacial que escaneará todo el cielo buscando mundos que rodeen estrellas cercanas. De particular interés para la misión son los mundos rocosos que orbitan lo suficientemente cerca de sus estrellas como para tener potencialmente agua líquida en sus superficies.

"Cuando (Mayor y Queloz) estudiaban y buscaban estos exoplanetas, la gente se reía de ellos … y lo llamaban ciencia ficción", dijo Teske.

"Verlo desde allí hasta ahora, donde están ganando Premios Nobel y nos estamos acercando cada vez más a encontrar y caracterizar planetas terrestres, es genial, emocionante y un poco surrealista".

En una tradición tan regular como los premios en sí, el anuncio del martes provocó un debate sobre la falta de diversidad entre los destinatarios. Solo tres mujeres han recibido el premio de física en sus más de 100 años de historia, y ningún científico negro ha sido reconocido.

La elección de reconocer las teorías cosmológicas de Peebles provocó una ira particular, porque la mujer que demostró la existencia de la materia oscura, Vera Rubin, nunca recibió el premio.

El astrónomo de la Carnegie Institution luchó contra el sexismo y "revolucionó por completo nuestro concepto del universo", dijo una vez la astrónoma Emily Levesque. Astronomía revista. Había sido considerada una de las principales candidatas para el premio de física antes de su muerte en 2016 (los premios Nobel no se otorgan a título póstumo).

"Ella fue y sigue siendo enormemente influyente e inspirador para todos en astronomía", dijo Teske sobre Rubin. "Es particularmente irónico de una manera no tan agradable para ella no haber sido reconocida, y creo que eso seguirá siendo, al menos para mí, un punto doloroso cuando se otorgue cualquier Premio Nobel de física".

La Real Academia de Ciencias de Suecia, que otorga los premios, dicho Naturaleza la semana pasada, la organización había implementado medidas para abordar los prejuicios contra las mujeres y los científicos de color, incluyendo pedir explícitamente a los nominadores que consideren la diversidad en género, geografía y tema. Los seis ganadores de los premios de este año para medicina y la física han sido hombres blancos.

Sin embargo, Peebles fue único por el "sello interpretativo intelectual que puso en las cosas", dijo Faber. "Su trabajo abarcaba desde el big bang hasta la mecánica cuántica y la verdadera naturaleza de la materia oscura. Estoy extremadamente feliz con este premio".

El cosmólogo, que trabajó en cuestiones de formación de galaxias y materia oscura al mismo tiempo que Peebles, dijo que su teoría "la afectó profundamente", tanto emocional como científicamente.

"Le dice a la raza humana que nacimos de acuerdo con las leyes de la física y la implicación es que necesitamos vivir de acuerdo con ellos", dijo.

Al igual que la investigación de Peebles enfatizó la insignificancia de los terrícolas en el contexto del universo, el descubrimiento de Mayor y Queloz reveló cuán raros e inusuales somos. La gran mayoría de los exoplanetas descubiertos en las últimas dos décadas son diferentes a cualquier cuerpo en nuestro propio sistema solar.

Aún así, Danielsson, el miembro del comité Nobel, dijo que en algún lugar del vasto e inescrutable universo, en uno de esos mundos extraños y distantes, es posible que exista alguna otra forma de vida.

Podría llevar años, siglos o incluso milenios, dijo. Pero tiene la esperanza de que algún día, escondido en la oscuridad, la humanidad encontrará evidencia de que no estamos solos.

2019 © The Washington Post

Este artículo fue publicado originalmente por The Washington Post.

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