viernes, 26 de abril de 2013

Einstein tenía razón — por ahora

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.

5 comentarios:

  1. Hola Verónica.
    Crees que la Relatividad General está terminada ?

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  2. Creo que no. Si algún día los físicos teóricos consiguen unificar la Teoría de Einstein con la Mecánica Cuántica, tal vez podamos completarla.

    Un saludo!!!!

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    1. Hola de nuevo Verónica.
      Gracias por tú respuesta.
      Sí posiblemente esa unificación, pueda ser uno de los pasos que conllevara un posible desarrollo de la Relatividad General.
      Perdóname pero me gustaría hacerte una pregunta más.
      Cual es tú opinión sobre los agujeros negros?
      Gracias

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    2. Hola!
      Siento el retrado en la contestación, estas fiestas me han mantenido alejada de los ordenadores. Para mí los agujeros negros son objetos astrofísicos exóticos claves para poner a prueba los límites de la Relatividad General y de la Mecánica Cuántica. Muchas ciencias ficción hay detrás de ellos, pero para mí son cuerpos celestes muy masivos con una densidad enorme que alteran el espacio-tiempo a su alrededor.

      Un saludo!

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    3. Hola de nuevo Verónica.
      Muchas gracias por tus respuestas.
      Me han gustado mucho tus dos respuestas. Sobre todo el tratamiento que has dado a los agujeros negros;
      “Para mí los agujeros negros son objetos astrofísicos exóticos”
      Creo que es una de las veces que más me ha gustado la respuesta. Creo que conocemos muy poco sobre su realidad y sí hay mucha ciencia ficción sobre ellos.
      También entiendo la continuación de tú respuesta, refiriéndote a ellos como que son las;
      “claves para poner a prueba los límites de la Relatividad General y de la Mecánica Cuántica.
      En realidad los agujeros negros, son unos de los posibles caminos, a los que nos puede llevar una extrapolación de las propiedades sobre las que se sustenta la Relatividad General.
      Antes de continuar, no quiero que pienses que soy quien no soy. Soy agricultor i mis estudios no van más allá de un simple graduado escolar.
      Me parece que últimamente se están sacando las cosas fuera de sus contextos originales.
      Estoy seguro que, el Sr. Isaac Newton y posiblemente también el Sr. Einstein, lo tenían mucho más claro que muchos de los científicos de nuestra época.
      Tanto la Relatividad General, como la ley Universal de la Gravitación, son unos maravillosos sistemas de cálculo del movimiento de los graves. Cada uno de ellos en su respectivo tiempo y con sus propias características, por lo que hay que tener mucho cuidado en sus tratamientos y sus extrapolaciones a otros sistemas o condiciones donde podemos incurrir en incompatibilidades muy difíciles de detectar.
      No tenemos de olvidar que la información que tenemos sobre lo que denominamos Gravedad, es más bien poca, por no decir casi nula. O dicho de otra forma en palabras del Sr. Isaac Newton, que siempre quedaran mejor, al preguntarle sobre la ley Universal de la Gravitación respecto a la Gravedad, de la que afirmó más o menos:
      Que él, no había hecho ninguna hipótesis sobre la propia esencia de la Gravedad, y que lo él había intentado, era encontrar un sistema de cálculo, con el que poder calcular el movimiento de los graves…
      Creo que la pregunta que nos tendríamos que plantear y que me gustaría plantear, para ti o para alguno de los lectores de tú blog es la siguiente.
      Realmente que conocemos de la Gravedad?
      O preguntado en palabras del Sr. Isaac Newton.
      Cuál es la ESENCIA DE LA GRAVEDAD?
      Deseo que tengas unas felices fiesta i un próspero año nuevo, lleno de maravillosas respuestas.

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