Premio Nobel de física otorgado por la investigación sobre exoplanetas y la estructura del universo

Premio Nobel de física otorgado por la investigación sobre exoplanetas y la estructura del universo

Un cosmólogo que reveló que el universo estaba compuesto principalmente de materia y energía invisibles, y dos científicos que detectaron el primer planeta en órbita alrededor de una estrella alienígena, fueron galardonados conjuntamente con el Premio Nobel de Física 2019 el martes.

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

Los compañeros galardonados 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 parecida al 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, que pasó de una sopa de partículas densa y caliente a la colección actual de polvo, estrellas y galaxias lanzadas a través de un espacio vasto y aún en expansión. Hace cincuenta años, un par de radioastrónomos se toparon con la firma de esos primeros días de expansión: el fondo cósmico de microondas, una forma tenue de radiación que inunda todo el cielo.

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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 hacia 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 físicas conocidas podían explicar el universo cuando solo tenía 100 segundos. ¿No es asombroso? '

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 hacia 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.

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

Después de la detección del fondo cósmico de microondas en 1964, el campo progresó a trompicones, dijo: 'Yo también expuse muchas ideas equivocadas, ya sabes'.

Finalmente, las teorías de Peebles llevaron al descubrimiento de la energía oscura, la fuerza invisible que impulsa la expansión del universo, y la materia oscura, el material inobservable que mantiene unidas a las galaxias.

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

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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 observar la forma en que afectaba a su estrella.

Su investigación se basó en el hecho de que los planetas no orbitan estrellas; en cambio, tanto los planetas como 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, apodado 51 Pegasi b, no se parece a ningún otro de nuestro sistema solar. El planeta es grande y gaseoso, como Júpiter, pero está tan cerca de su estrella que solo se necesitan cuatro días para completar una órbita. Su temperatura supera los 1.000 grados centígrados.

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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 Mayor en el momento del descubrimiento. 'Pensé que algo andaba mal con el instrumento'.

Los astrónomos tuvieron que volver a analizarlos para convencerse de que estaban mirando 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 ante el descubrimiento. Pero estudios posteriores finalmente demostraron que la corazonada inicial de Mayor y Queloz era cierta.

'La ciencia nueva rara vez la hace una sola persona ... 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 de Mayor y Queloz 'fue realmente un punto de inflexión para el campo'.

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Pronto, los astrónomos de todo el mundo estaban llevando a cabo sus propias búsquedas de exoplanetas, escaneando los cielos y examinando montones de datos históricos para detectar la oscilación reveladora de un sol que alberga un planeta. Las observaciones de telescopios terrestres y espaciales han revelado más de 4000 exoplanetas confirmados y desafió las nociones de los científicos sobre cómo evolucionan los sistemas planetarios.

El año pasado, la NASA lanzó el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito, un poderoso telescopio espacial que escaneará todo el cielo en busca de 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 agua líquida en sus superficies.

'Cuando [Mayor y Queloz] estaban estudiando y buscando estos exoplanetas, la gente se reía de ellos ... y lo llamaba ciencia ficción', dijo Teske. 'Verlo venir desde allí hasta ahora, donde están ganando premios Nobel y nos estamos acercando cada vez más a encontrar y caracterizar planetas similares a la Tierra, es genial, emocionante y un poco surrealista'.

En una tradición tan regular como los premios mismos, 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 nunca se ha reconocido a ningún científico negro.

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La decisión de reconocer las teorías cosmológicas de Peebles provocó un enfado 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 a la revista Astronomy. Había sido considerada una de las principales candidatas al premio de física antes de su muerte en 2016 (los premios Nobel no se otorgan póstumamente).

'Ella fue y sigue siendo muy influyente e inspiradora para todos en astronomía', dijo Teske sobre Rubin. 'Es particularmente irónico, de una manera no tan agradable, que ella no haya sido reconocida, y creo que eso seguirá siendo, al menos para mí, un punto delicado cuando se otorgue un Premio Nobel de Física'.

La Real Academia Sueca de Ciencias, que otorga los premios, le dijo a la naturaleza la semana pasada, la organización había implementado medidas para abordar los prejuicios contra las mujeres y los científicos de color, incluido pedir explícitamente a los nominadores que consideraran la diversidad de género, geografía y tema. Los seis ganadores de los premios de medicina y física de este año han sido hombres blancos.

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Sin embargo, Peebles fue único por el 'sello interpretativo intelectual que puso en las cosas', dijo Faber. “Su trabajo abarcó desde el Big Bang hasta la mecánica cuántica y la verdadera naturaleza de la materia oscura. Estoy muy contento con este premio ”.

El cosmólogo, que trabajó en cuestiones de formación de galaxias y materia oscura casi 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 debemos vivir de acuerdo con ellas”, dijo.

Por mucho que la investigación de Peebles enfatizara 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 no se parecen a ningún cuerpo de nuestro propio sistema solar.

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Aún así, Danielsson, el miembro del comité del 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, escondida en la oscuridad, la humanidad encuentre pruebas de que no estamos solos.

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