Peebles, Mayor i Queloz, premiats amb el Nobel de Física 2019
Com cada any a primers d’octubre les mirades es giren cap a Estocolm per descobrir quins seran els mereixedors dels premis Nobel de Física. Enguany, James Peebles, Michel Mayor i Didier Queloz, pioners en Cosmologia i en la cerca de planetes fora del Sistema Soler, respectivament, són els qui han estat guardonats amb el Nobel de Física “ per les contribucions al nostre coneixement de l’evolució de l’univers i del lloc de la Terra en el cosmos” . Tots tres són referents en l’astrofísica actual i el premi que rebran de mans del rei de Suècia el pròxim desembre és ben merescut.
El professor Peebles de Princeton University, que rebrà la meitat del guardó, ha estat, juntament amb altres persones, el constructor del marc teòric de la cosmologia moderna des dels anys 60 del segle passat ençà.
L’origen de l’univers des dels primers instants s’explica actualment amb el model del Big Bang. Fa gairebé 14 mil milions d’anys, l’univers era extremadament petit, calorós i dens i formava una sopa de partícules de protons, neutrons, electrons i fotons, que interactuaven entre ells. Des de llavors, l’univers s’ha anat expandint, fent-se més gran i més fred. Poc abans dels 400.000 anys després del Big Bang, es formaren els primers àtoms d’hidrogen i d’heli, amb la qual cosa moltes d’aquestes partícules quedaren lligades, l’univers es va fer transparent i els raigs de llum van poder viatjar per l’espai sense interacció. Encara avui, aquesta antiga radiació ens envolta i el seu estudi detallat ens mostra molts dels secrets de l’univers. Arno Penzias i Robert W. Wilson, allà pel 1967, descobriren aquella radiació fòssil que James Peebles va poder interpretar i descobrir, a partir d’ella, nous processos físics. Tots ells van aconseguir la primera prova experimental que l’univers actual prové d’una explosió inicial calenta. La història apassionant d’aquest descobriment ja la vaig contar fa deu anys en conéixer personalment Robert W. Wilson.
Aquesta radiació del fons de microones és la imatge més primitiva del nostre univers, les primeres mesures de la qual valgueren el Nobel de Física de 1978 per als seus descobridors. Amb la base teòrica adient, aportació de James Peebles, les mesures d’aquest fons de radiació primitiu s’han anat refinant al llarg dels anys amb diversos satèl·lits dedicats. El 1992, el professor Smoot i el seu equip, després de diversos anys de mesuraments i anàlisis de les dades arreplegades pels detectors de microones a bord del satèl·lit COBE de la NASA, van produir mapes del cel que mostraven regions “calentes” i “fredes” amb diferències de temperatura d’una cent mil·lèsima de grau. Aquestes inhomogeneitats en la temperatura, observades per COBE tal com eren quan l’Univers tenia uns 400.000 anys, es consideren les petjades d’aquelles fluctuacions primordials i la confirmació del model del Big Bang. A partir d’aquestes fluctuacions es creu que es formaren les galàxies i els cúmuls de galàxies tal com els coneixem avui dia.
Finalment els resultats obtinguts a partir de les dades recollides per la missió europea Planck amb una resolució espectacular d’aquesta radiació primitiva ens van mostrar un univers del que es coneix només el cinc per cent del seu contingut, la matèria ordinària que constitueix estrelles, planetes, arbres, flors i nosaltres. La resta, el 95%, és matèria fosca i energia fosca desconeguda. Aquest és un misteri i un repte per a la física moderna.
La visió de James Peebles sobre la cosmologia física ha enriquit tot el camp de la investigació i ha posat les bases per a la transformació de la cosmologia durant els darrers cinquanta anys, des de l’especulació fins a la ciència. El seu marc teòric, desenvolupat des de mitjan anys seixanta, és la base de les nostres idees contemporànies sobre l’univers.
Les aportacions dels altres dos premiats, Michel Mayor i Didier Queloz, de la Universitat de Ginebra, són ben diferents. Actualment sabem que més enllà del sistema solar hi ha més de 4000 planetes descoberts que orbiten les seues estrelles. La mítica missió Kepler i l’actual TESS, han estat detectant els darrers 10 anys les subtils variacions de brillantor de les estrelles causades pel trànsit d’un dèbil planeta per damunt del seu disc.
Els guardonats, que rebran l’altra meitat del guardó, van ser els primers que descobriren que una estrella de tipus solar, 51 Pegasi, tenia un planeta al seu voltant, encara que utilitzaren el mètode de les variacions de les velocitats radials.
A l’octubre de 1995, Michel Mayor i Didier Queloz anunciaren el descobriment d’aquest planeta fora del nostre sistema solar, un exoplaneta, que orbitava una estrella de tipus solar a la nostra galàxia, la Via Làctia. A l’Observatori de l’Alta Provença al sud de França, amb instruments a mida, van poder veure com l’estrella 51 Pegasi oscil·lava lleugerament. Aquesta variació de velocitat radial, només podia explicar-se per la presència d’un planeta, anomenat posteriorment 51 Pegasi b, una bola gasosa comparable amb el gegant més gran del sistema solar, Júpiter, que estirava gravitatòriament l’estrella.
Aquest descobriment va iniciar una revolució en astronomia i des de llavors s’han trobat més de 4.000 exoplanetes a la Via Làctia. Encara s’estan descobrint nous mons estranys, amb una increïble riquesa de mides, formes i òrbites. Repten les nostres idees preconcebudes sobre sistemes planetaris i obliguen els científics a revisar les seues teories dels processos físics que hi ha darrere dels orígens dels planetes. Amb nombrosos projectes previstos per començar a buscar exoplanetes, segurament en pocs anys podrem trobar una resposta a l’eterna pregunta de si hi ha vida fora de la Terra.
Els premiats d’aquest any han transformat les nostres idees sobre el cosmos. Mentre que els descobriments teòrics de James Peebles van contribuir a la comprensió de com va evolucionar l’univers després del Big Bang, Michel Mayor i Didier Queloz van explorar els nostres barris còsmics a la recerca de planetes desconeguts. Els seus descobriments han canviat per sempre les nostres concepcions del món.
Més informació:
New perspectives on our place in the universe, Nobel Prize in Physics, 2019
Imatges de ”© Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences”. Imatges lliures per propòsits no comercials.