La teoría de la relatividad de Einstein logra superar una prueba de 16 años

Física

Desde que Albert Einstein propuso por primera vez su histórica teoría de la relatividad general en 1916, ha resistido todas las pruebas que los científicos le han hecho, sin importar cuán rigurosas sean, y hubo numerosos intentos de encontrar agujeros en la teoría que postula que la gravedad es en realidad una distorsión de la realidad, el tejido del espacio-tiempo causado por objetos masivos. Por ejemplo, la relatividad general ha descrito perfectamente las observaciones de estrellas que pasan de cerca por el agujero negro supermasivo en el centro galáctico de la Vía Láctea o la existencia de ondas gravitacionales, cuyo descubrimiento fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 2017.

Ahora, los científicos han anunciado que la relatividad general pasó con gran éxito una de sus pruebas más difíciles hasta el momento, una ambiciosa observación de un sistema de doble púlsar realizada por siete radiotelescopios diferentes en todo el mundo durante 16 años. Según los investigadores dirigidos por Michael Kramer del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania, los efectos observados coincidieron con la relatividad general con una precisión de al menos el 99,99%.

Los púlsares son estrellas de neutrones altamente magnetizadas que giran rápidamente y emiten destellos de radiación electromagnética fuera de los polos en direcciones opuestas. Estos objetos son extremadamente compactos, encajando una masa mayor que la del Sol en una esfera del tamaño de una gran ciudad. Aunque la luz emitida por estos objetos cósmicos es constante, los rayos de luz no están alineados con el eje de rotación del púlsar, por lo que, desde la perspectiva de la Tierra, los púlsares parecen parpadear porque también giran muy rápido. A menudo se los compara con un faro, por esta razón.

Las estrellas de neutrones son laboratorios cósmicos ideales para probar la relatividad general debido a su enorme influencia gravitacional. Sólo los agujeros negros son más densos y, por lo tanto, más propensos a exhibir efectos extremos de la relatividad general, pero los púlsares son mucho más fáciles de observar gracias a sus luces parpadeantes y señales de radio.

Para su nuevo estudio, el equipo internacional de astrónomos apuntó a un par único de púlsares (el único sistema binario de púlsares conocido hasta ahora), conocido como PSR J0737-3039 A / B, ubicado a unos 2.4000 años luz de distancia en la constelación de Puppis. Uno de los dos púlsares gira 44 veces por segundo mientras que el otro es mucho más lento, completando una revolución alrededor de su propio eje cada 2.8 segundos. Cada uno de ellos es aproximadamente un 30% más masivo que el Sol, pero miden solo unos 24 km de diámetro. Juntos, completan una órbita alrededor de un centro de masa común en solo 147 minutos. Este es un sistema muy ocupado, que produce una atracción gravitacional alta inusual e intensos campos magnéticos: el campo de pruebas definitivo para la teoría de la piedra angular de Einstein, que permite a los científicos llevar a cabo experimentos con una precisión 25 veces mejor que los sistemas de un solo púlsar y 1,000 veces mejor de lo que es posible actualmente, utilizando detectores de ondas gravitacionales.

De 2003 a 2019, siete radiotelescopios vigilaron el sistema de doble púlsar, que cubre las bandas más importantes del espectro de radio que van desde 334 MHz a 2520 Mhz. El movimiento orbital rápido de las estrellas de neutrones en rotación permitió a los investigadores probar la relatividad general en siete predictores diferentes, incluidas las ondas gravitacionales, la propagación de la luz (la luz se retrasa y se dobla por la gravedad), la dilatación del tiempo, la equivalencia masa-energía (el famoso E=mc2 ) y los efectos de la radiación electromagnética en el movimiento orbital de los púlsares. Los siete de estos predictores se desarrollaron como se observó en el experimento cósmico.

“Necesitábamos encontrar formas de probar la teoría de Einstein en una escala intermedia para ver si todavía es cierta. Afortunadamente, el laboratorio cósmico adecuado, conocido como el ‘púlsar doble’, fue encontrado usando el telescopio Parkes en 2003. Nuestras observaciones del púlsar doble durante los últimos 16 años demostraron ser sorprendentemente consistentes con la teoría general de la relatividad de Einstein, dentro del 99,99% para ser precisos”, dijo el Dr. Dick Manchester, miembro de la CSIRO.

No se ha demostrado que Einstein esté equivocado una vez más, y eso en realidad puede ser un problema. La relatividad general no es compatible con otras fuerzas fundamentales descritas por la mecánica cuántica. Los físicos creen que la relatividad general debe romperse en algún momento para dar cuenta de estas discrepancias. Encontrar una desviación de la relatividad general abriría la puerta a una nueva física que eventualmente podría unificar todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza bajo una sola teoría.

“Volveremos en el futuro utilizando nuevos radiotelescopios y nuevos análisis de datos con la esperanza de detectar una debilidad en la relatividad general que nos lleve a una teoría gravitacional aún mejor”, dijo Adam Deller, profesor asociado de la Universidad de Swinburne y el Centro ARC de excelencia para ondas gravitacionales (OzGrav).

Los hallazgos aparecieron en la revista Physical Review X.

Fuente: ZME Science.

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