Albert Einstein y la importancia de sus teorías para la astrofísica y los agujeros negros

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Albert Einstein recibiendo un premio en una universidad
Albert Einstein está considerado uno de los científicos más importantes del siglo XX. Nació el 14 de marzo de 1879 en Ulm (Alemania) y falleció en Princeton (Estados Unidos) el 18 de abril de 1955. Solo con 16 años ya comenzó a desarrollar su famosa teoría de la relatividad.

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Fue en la década de 1910 cuando esta teoría comenzó a tomar forma. En ella establece la relación entre el espacio y el tiempo para describir la gravedad. Recibió el Premio Nobel de Física en 1921 por sus grandes logros y por establecer las bases de la física moderna.

Aunque en un principio se mostró escéptico sobre la existencia de agujeros negros, en la década de 1930 comenzó a aceptar que eran reales. No fue el primero en hablar de ellos, pero su trabajo en la relatividad general y su enorme importancia durante el siglo XX, hicieron que este concepto se estudiara muy a fondo por la comunidad científica, como en nuestro curso de agujeros negros.   

La importancia de sus teorías para la humanidad

Las teorías de Albert Einstein han impulsado grandes avances tecnológicos y nos han ayudado a comprender mejor la naturaleza del universo. A continuación, puedes ver cuáles han sido sus contribuciones más importantes para la humanidad:

  • La teoría de la relatividad: Con ella cambió la manera de entender la relación que hay entre el espacio y el tiempo. Propuso que ambas variables están estrechamente relacionadas y que fluctúan en función de la velocidad y la gravedad. Las numerosas pruebas que han confirmado esta teoría han provocado grandes avances en física y astronomía.
  • La teoría cuántica: Es una teoría que describe el comportamiento de las partículas subatómicas y ha sido imprescindible para el desarrollo de la tecnología moderna.

  • La ecuación que establece la equivalencia entre la masa y la energía: Es una ecuación que ha permitido a numerosos científicos hacer importantes avances en diferentes campos, como por ejemplo, la medicina nuclear. También ha permitido el desarrollo de tecnologías tan importantes como la energía nuclear.

  • La teoría del fotón: Al estudiar la naturaleza de la luz, enunció esta teoría. En ella, establece que el comportamiento de la luz es como una serie de partículas individuales de energía. El desarrollo de la física moderna se ha visto enormemente beneficiado por ella, además de tecnologías tan importantes como la de semiconductores o la de comunicaciones ópticas.

  • Estadística de Bose-Einstein: También hizo investigaciones sobre la física estadística. Concretamente, la estadística de Bose-Einstein explica el comportamiento de las partículas subatómicas que no siguen el principio de exclusión de Pauli. Esto nos ha aportado grandes avances en la comprensión de la materia en su nivel más fundamental.

Sus teorías aplicadas a la astrofísica y los agujeros negros

Las teorías de Albert Einstein han sido fundamentales para la astrofísica, en especial, para todo lo relacionado con la explicación de agujeros negros. Ten en cuenta que la teoría de la relatividad describe cómo funciona la gravedad y precisamente estos son uno de los lugares en los que es más intensa. Un agujero negro es una región del espacio que tiene tal concentración de masa en su interior que el campo gravitatorio que genera no permite que ninguna partícula escape de él.

De hecho, en la actualidad, muchos científicos utilizan esta teoría de Einstein para estudiarlos. Esto se debe a que es primordial para entender sus propiedades, como los tamaños o sus masas. En ellos, este último factor es tan grande que la deformación del espacio-tiempo se vuelve extrema, por lo que la gravedad es todavía mayor, algo que ya predijo en su teoría de la relatividad.

Einstein también dedujo en su momento que hay agujeros negros giratorios que tienen características singulares. En estos puntos del espacio-tiempo las leyes de la física dejan de aplicarse tal y como las conocemos.

Así que las teorías de este magnífico científico fueron imprescindibles para avanzar en el desarrollo de la astrofísica. Sus predicciones fueron increíblemente acertadas y, por su formulación, hoy en día podemos seguir avanzando en determinadas cuestiones, como explicamos en nuestro curso sobre la primera imagen de un agujero negro.

Existen curiosidades interesantes sobre las teorías de Einstein que están relacionadas tanto con la astrofísica como con los agujeros negros. Aquí puedes ver algunas.

Estos agujeros no son completamente negros

Aunque tienen la capacidad de absorber todo aquello que se les acerca, incluida la luz, según la teoría de la relatividad, no son completamente negros. Se debe a la radiación de Hawking, que es térmica, muy débil y está formada por partículas que se crean alrededor del agujero negro.

Primer agujero negro fotografiado

Un equipo de astrónomos logró este maravilloso hito en 2019. La imagen se obtuvo gracias a un conjunto de radiotelescopios, Event Horizon Telescope. Esta imagen fue otra prueba más que confirmaba la existencia de este tipo de fenómeno natural. Algo que ya predijo Albert Einstein en su teoría de la relatividad general.

La existencia de ondas gravitacionales

Estas ondas son ondulaciones en el tejido espacio-tiempo que se propagan a la velocidad de la luz. Se producen cuando estrellas o agujeros negros colisionan. Fue en 2015 cuando una serie de científicos anunciaron la detección de este tipo de ondas, una de las predicciones más importantes de Einstein.

Gracias a este hecho, los científicos pueden estudiar hoy en día determinados fenómenos que de otra manera serían indetectables.

La ecuación de Einstein

Todo el campo de estudios de los agujeros negros gira en torno a esta famosa ecuación. En ella, Einstein resume a la perfección los grandes principios de su teoría de la relatividad. Esta ecuación de campo relaciona la estructura métrica del espacio-tiempo, en la que la velocidad de la luz es una constante, con el contenido material y energético.

De manera general, podemos decir que establece que la geometría del espacio-tiempo viene determinada por cómo se distribuyen la energía y la materia en el universo. Aunque se trata de una ecuación bastante compleja, ha sido de gran utilidad para predecir una serie de fenómenos astrofísicos con una precisión sorprendente. Por ejemplo, la existencia de ondas gravitacionales.

En este capítulo del curso puedes ver algunas de las características principales de esta ecuación y la enorme precisión que tiene. De hecho, ha sido sometida a multitud de pruebas que solo han demostrado que funciona a la perfección. Por poner un ejemplo, sin ella y sin la relatividad general, el GPS de tu móvil tendría una imprecisión de varios kilómetros a la redonda.

Otra importante predicción de la ecuación de campo es la existencia de objetos que son tan compactos que son capaces de frenar a la luz con su gravedad. Esto abre una puerta a una región del universo desconectada de nuestra realidad: un agujero negro.

En definitiva, Albert Einstein fue un científico que, mediante sus teorías, sobre todo la de la relatividad, logró grandes avances para el resto de la humanidad. Sus aplicaciones a la astrofísica y a los agujeros negros han logrado dar explicación a estos fenómenos naturales que eran poco conocidos hasta entonces. En nuestro curso sobre la primera imagen de un agujero negro damos muestras de nuestra expertise. Descubre más sobre este y otros cursos que ofrecemos en Amautas.

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