Einstein tenía razón — por ahora

Einstein tenía razón — por ahora


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Posted: 26 Apr 2013 08:39 AM PDT

Impresión artística del púlsar PSR J0348+0432 y su compañera enana blanca

Los
astrónomos han utilizado el telescopio VLT (Very Large Telescope) de
ESO, junto con otros radiotelescopios de todo el mundo, para encontrar y
estudiar una estrambótica pareja de estrellas formada por la estrella
de neutrones más masiva encontrada hasta el momento, orbitada por una
estrella enana blanca. Esta nueva y extraña binaria nos permite poner a
prueba la teoría de la gravedad de Einstein — la relatividad general —
de una forma imposible hasta el momento. Hasta ahora, las nuevas
observaciones encajan exactamente con las predicciones de la relatividad
general y son inconsistentes con algunas teorías alternativas. Los
resultados aparecerán en la revista Science del 26 de abril del 2013.

Un
equipo internacional ha descubierto un exótico objeto doble formado por
una pequeña, pero inusualmente pesada, estrella de neutrones que gira
25 veces por segundo sobre sí misma, orbitada por una estrella enana
blanca que tarda dos horas y media en hacer una órbita completa. La
estrella de neutrones es un púlsar que emite ondas de radio que pueden
ser captadas desde la Tierra por los radiotelescopios. Al margen del
interés que esta pareja genera por sí misma, se trata además de un
laboratorio único para poner a prueba los límites de las teorías
físicas.
Este pulsar se
llama PSR J0348+0432 y se trata de los restos de una explosión de
supernova. Es dos veces más pesada que el Sol, pero tiene solo 20
kilómetros de tamaño. La gravedad en su superficie es más de 300.000
millones de veces más fuerte que la de la Tierra y, en su centro, cada
volumen equivalente a un azucarillo cuadrado pesa más de mil millones de
toneladas concentradas. Su compañera, la estrella enana blanca, solo es
un poco menos exótica: es el brillante resto de una estrella mucho más
ligera que ha perdido su atmósfera y se está enfriando lentamente.

“Estaba
observando el sistema con el Very Large Telescope de ESO, buscando
cambios en la luz emitida por la enana blanca causados por su movimiento
alrededor del púlsar”, afirma John Antoniadis, un estudiante de
doctorado del Instituto Max Planck de radioastronomía (MPIfR) en Bonn, y
autor principal del artículo. “Un rápido análisis inmediato me hizo ver
que el púlsar era muy pesado. Es el doble de la masa del Sol, lo que la
convierte en la estrella de neutrones más masiva conocida hasta el
momento y, al mismo tiempo, en un excelente laboratorio de física
fundamental”.

La teoría de la relatividad general de Einstein,
que explica la gravedad como una consecuencia de la curvatura del
espacio-tiempo creada por la presencia de masa y energía, ha superado
todas las pruebas desde que fue publicada por primera vez hace casi cien
años. Pero no puede ser la explicación definitiva y en última instancia
acabará siendo sustituida [1].

Los físicos han concebido otras
teorías de la gravedad que hacen predicciones diferentes a las que
plantea la relatividad general. Para algunas de estas alternativas, esas
diferencias solo se mostrarían en campos gravitatorios extremadamente
fuertes que no pueden encontrarse en el Sistema Solar. En términos de
gravedad, PSR J0348+0432 es un objeto verdaderamente extremo, incluso
comparado con los otros púlsares que han sido utilizados en pruebas de
alta precisión de la relatividad general de Einstein [2]. En este tipo
de campos gravitatorios tan fuertes, pequeños aumentos en la masa pueden
desencadenar grandes cambios en el espacio-tiempo que rodea a estos
objetos. Hasta ahora, los astrónomos no tenían ni idea de qué podría
pasar en presencia de estrellas de neutrones tan masivas como PSR
J0348+0432, por lo que se trata de una oportunidad única para llevar a
cabo pruebas en campos inexplorados.

El equipo combinó
observaciones de la estrella enana blanca llevadas a cabo con el Very
Large Telescope con medidas muy precisas del púlsar obtenidas con
radiotelescopios [3]. Una pareja tan cercana entre sí emite ondas
gravitacionales y pierde energía. Esto hace que el periodo orbital
cambie ligeramente y las predicciones de este cambio hechas por la
relatividad general y otras teorías competidoras son diferentes.

“Nuestras
observaciones en radio eran tan precisas que ya hemos podido medir un
cambio en el periodo orbital de 8 millonésimas de segundo por año,
exactamente lo que predice la teoría de Einstein”, afirma Paulo Freire,
otro miembro del equipo.

Esto es solo el principio de un estudio
detallado de estos objetos únicos y los astrónomos los utilizarán para
poner a prueba la teoría de la relatividad general en busca de una
mayor precisión a medida que pase el tiempo.


Notas

[1]
La relatividad general no es consistente con la otra gran teoría de la
física del siglo veinte, la mecánica cuántica. También predice
singularidades bajo ciertas circunstancias, en las que algunas
cantidades tienen a infinito, como el centro de un agujero negro.

[2]
El primer púlsar binario, PSR B1913+16, fue descubierto por Joseph
Hooton Taylor, Jr. y Russell Hulse, por lo que ganaron el Premio Nobel
de Física de 1993. Midieron con precisión los cambios en las propiedades
de este objeto tan destacado y demostraron que eran consistentes con
las pérdidas de energía de radiación gravitatoria predichas por la
relatividad general.

[3] Este trabajo utiliza datos de los
radiotelescopios Effelsberg, Arecibo y Green Bank, así como de los
telescopios ópticos Very Large Telescope de ESO y William Herschel
Telescope.





Enlace original: ESO.
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