Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild (1873–1916) fue un físico y astrónomo alemán cuya explosión de productividad de siete años al final de su corta vida estableció los fundamentos matemáticos de la física de los agujeros negros y la teoría moderna de las atmósferas estelares. Murió a los cuarenta y dos años de una enfermedad autoinmune contraída en el frente ruso de la Primera Guerra Mundial — seis meses después de haber escrito, en un hospital de campaña, la primera solución exacta de las ecuaciones de la relatividad general de Einstein. Schwarzschild fue un prodigio. Nacido en Fráncfort en una familia judía, publicó a los dieciséis años dos artículos de mecánica celeste y se doctoró en Múnich a los veintitrés. Dirigió el Observatorio Kuffner de Viena y, desde 1901, el Observatorio de Gotinga, donde supervisó a un joven doctorando danés llamado Ejnar Hertzsprung. En 1909 se trasladó a Potsdam para dirigir el Observatorio Astrofísico, el puesto más prestigioso de su tipo en Alemania. Antes de la guerra realizó trabajos de primera categoría sobre fotometría estelar — su ley de reciprocidad de 1899 sobre el fallo de las emulsiones fotográficas aún lleva su nombre — y sobre transporte radiativo en atmósferas estelares. El criterio de Schwarzschild para la estabilidad convectiva, que distingue las zonas radiativas de las convectivas dentro de una estrella, data de esta época y sigue siendo material clásico de los manuales. También reformuló las ecuaciones de Hamilton-Jacobi de la mecánica clásica en una forma que más tarde sería reconocida como el marco geométrico que necesitaría la relatividad general. En 1914, con cuarenta y un años y ya célebre internacionalmente, se alistó voluntariamente en el ejército alemán. Sirvió en los frentes belga y francés calculando trayectorias de artillería, y después fue enviado al este, a Rusia. Fue allí donde, a finales de 1915, leyó el artículo recién publicado por Einstein sobre la relatividad general. Entre tablas de caída de obuses, elaboró la solución de vacío con simetría esférica de las ecuaciones de campo de Einstein — la métrica que hoy lleva su nombre — y la envió a Einstein en enero de 1916. Einstein, asombrado, la leyó en la Academia Prusiana y le respondió: «No esperaba que se pudiera formular la solución exacta del problema de manera tan sencilla.» Un segundo artículo siguió en cuestión de semanas, resolviendo el interior de una estrella de densidad uniforme. Ambos trabajos predijeron lo que hoy llamamos horizonte de sucesos: un radio crítico R_s = 2GM/c², por debajo del cual ni la luz puede escapar. En 1916 la expresión «agujero negro» aún no existía, y el propio Schwarzschild consideraba la singularidad en R_s como un artefacto matemático. Haría falta medio siglo, y los trabajos de Subrahmanyan Chandrasekhar, Oppenheimer, Penrose y Stephen Hawking, para darse cuenta de que la geometría que había escrito era la forma real del espacio-tiempo alrededor de una estrella colapsada. Cuando sus trabajos fueron leídos en Berlín, Schwarzschild estaba muriendo. Había contraído pénfigo, una rara enfermedad autoinmune que destruye la piel; en 1916 no existía tratamiento. Fue repatriado en marzo y murió en Potsdam el 11 de mayo, a los 42 años. Su hijo Martin, nacido en 1912, llegó a ser uno de los grandes astrofísicos estelares del siglo XX y desarrolló gran parte de la teoría de la evolución estelar que surgió del criterio de su padre.

Primera solución exacta de las ecuaciones de campo de Einstein (métrica de Schwarzschild, 1916), la geometría fundacional de los agujeros negros sin rotación y la base de las pruebas clásicas de la relatividad general; Derivación del radio de Schwarzschild R_s = 2GM/c² — el horizonte de sucesos más allá del cual ninguna señal puede escapar — que fija la escala de la física de agujeros negros desde la relación M-sigma hasta las señales de ondas gravitacionales; Solución interior de Schwarzschild para una esfera de densidad uniforme, primer modelo relativista exacto de un interior estelar; Criterio de Schwarzschild para el transporte convectivo frente al radiativo en atmósferas estelares (1906), aún enseñado como prueba estándar; Ley de reciprocidad de Schwarzschild sobre el fallo de las emulsiones fotográficas (1899), piedra angular de la fotometría fotográfica antes de la era CCD; Trabajos pioneros sobre transporte radiativo en atmósferas estelares que sentaron las bases de la espectroscopía cuantitativa moderna; Reformulación del formalismo de Hamilton-Jacobi en una forma geométrica que anticipaba el estilo matemático de la relatividad general