miércoles, 3 de diciembre de 2014

Púlsares con agujeros negros pueden guardar el ‘santo grial’ de la gravedad

Descubrir un pulsar orbitando un agujero negro podría ser el ‘santo grial’ para testear la gravedad. / SKA Organisation/Swinburne Astronomy Productions
La luz intermitente que emiten los púlsares, los relojes más precisos del universo, sirve a los científicos para verificar la teoría de la relatividad de Einstein, sobre todo cuando estos objetos se emparejan con otra estrella de neutrones o una enana blanca e interfiere su gravedad. Pero esta teoría se podría analizar mucho mejor si se encontrara un púlsar con un agujero negro, salvo en dos casos puntuales, según informan investigadores de España y la India.

Los púlsares son estrellas de neutrones superdensas del tamaño de una ciudad –su radio ronda la docena de kilómetros– que, como faros en el universo, emiten potentes haces de radiación gamma  o X cuando rotan hasta cientos de veces por segundo. Estas características los hacen ideales para poner a prueba la validez de la teoría general de la relatividad, publicada por Einstein entre 1915 y 1916.

“Los púlsares actúan como relojes muy precisos, por lo que cualquier desviación en los tiempos de llegada de sus pulsos se puede detectar”, explica Diego F. Torres, investigador ICREA del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC). “Si comparamos las medidas reales con las correcciones al modelo que tenemos que implementar para que las predicciones sean correctas, podemos poner cotas o detectar directamente la desviación de la teoría base”.

Estas desviaciones se pueden producir si cerca del púlsar se encuentra un objeto masivo, como otra estrella de neutrones o una enana blanca, el remanente estelar que queda cuando estrellas como nuestro Sol agotan su combustible nuclear. Los sistemas binarios compuestos por un púlsar y una estrella de neutrones (incluida los sistemas púlsar-púlsar) o bien con una enana blanca se han utilizado con mucho éxito para verificar la teoría de la gravedad.

El año pasado también se detectó la rarísima presencia de un pulsar –denominado SGR J1745-2900– en las proximidades de un agujero negro supermasivo (Sgr A*, de millones de masas solares), pero hay una combinación que todavía no se ha descubierto: la de un púlsar orbitando un agujero negro ‘normal’, es decir, con una masa similar a la de las estrellas.

Hasta ahora los científicos consideraban a esta extraña pareja como un auténtico ‘santo grial’ para examinar la gravedad, pero existen al menos dos casos donde los otros emparejamientos pueden ser más efectivos. Así lo apunta el estudio que Torres y la física Manjari Bagchi, del Centro Internacional de Ciencias Teóricas (India) y ahora postdoc en el IEEC-CSIC, publican en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. El trabajo también ha recibido una mención de honor en el premio Essays of Gravitation 2014.

Dos excepciones al 'santo grial'

El primer caso se da cuando se viola el denominado principio de equivalencia fuerte. Este principio de la teoría de la relatividad señala que el movimiento gravitacional de un cuerpo que ponemos a prueba depende solo de su posición en el espacio-tiempo y no de lo que esté constituido, lo que implica que el resultado de cualquier experimento en un laboratorio que caiga libremente es independiente de la velocidad a la que vaya el laboratorio y dónde se encuentre en el espacio-tiempo.

La otra posibilidad es si se plantea una posible variación de la constante gravitacional, aquella que determina la intensidad de la fuerza de atracción gravitatoria entre los cuerpos.  Su valor es G = 6,67384(80) x 10-11 N m2/kg2. A pesar de ser una constante, es una de las que se conoce con menor exactitud, con solo una precisión de una parte entre 10.000.

En estos dos casos específicos, la combinación púlsar-agujero negro no sería el perfecto ‘santo grial’, pero, en cualquier caso los científicos ansían encontrar esta pareja, porque se podría utilizar para analizar la mayoría de las desviaciones. De hecho, es uno de los objetivos que persiguen los telescopios espaciales de rayos X y gamma –como Chandra, NuSTAR o Swift–, y el de los grandes radiotelescopios que se construyen en la actualidad, como el enorme Square Kilometre Array (SKA) Australia y Sudáfrica.



Enlace original: SINC.

1 comentario:

  1. Hola Verónica.
    Gracias por publicar el artículo.
    Básicamente aún que en el artículo excluya las Dos excepciones al 'santo grial'.
    Las dos forman parte de los pilares fundamentales de Relatividad General.
    De tal manera que están estrechamente relacionadas, siendo imposible modificar la una sin modificar a la otra.
    Tanto el principio de equivalencia fuerte, como la constante gravitatoria tienen un nexo entre ellas, que viene determinado por la famosa ecuación de equivalencia entre masa i energía de Einstein, aún que simple vista no lo parezca. Siendo esto debido a “C”.
    En el primer caso al que alude el articulo:
    ...lo que implica que el resultado de cualquier experimento en un laboratorio que caiga libremente es independiente de la velocidad a la que vaya el laboratorio y dónde se encuentre en el espacio-tiempo.
    Todos sabemos que este postulado es cierto, siempre i cuando la velocidad de caída libre no sea la velocidad de la luz o próxima a ella, en estos casos la R.G. no funciona correctamente.
    En el segundo caso al que alude el artículo:
    La otra posibilidad es si se plantea una posible variación de la constante gravitacional, aquella que determina la intensidad de la fuerza de atracción gravitatoria entre los cuerpos. Su valor es G = 6,67384(80) x 10-11 N m2/kg2. A pesar de ser una constante, es una de las que se conoce con menor exactitud, con solo una precisión de una parte entre 10.000.
    Esta posibilidad es más difícil de entender, y es la que en realidad esconde todas las propiedades de la Gravedad.
    También está relacionada con la velocidad de “C”, pero para llegar a ella hay que entender a nuestro Universo dentro de otro contexto, un poco más allá de la R.G. i la M.Q. Ya que estas vienen determinadas por el estado evolutivo en que se encuentra nuestro Universo. Entendiendo este como una evolución en expansión en equilibrio del espacio de nuestro Universo. En el que intervienen básicamente dos fuerzas complementarias la una de la otra. De las que ninguna de las dos, su interacción con el espacia de nuestro universo actúan como constantes, las que nombramos como Constante Gravitatoria i Constante Cosmológica. Ni la una ni la otra son constantes con su interacción respectivas con el espacio de nuestro Universo.
    Por suerte o lamentablemente, para entenderlo las velocidades dentro de nuestro Universo con relación a la velocidad relativa de “C” son pequeñas, inclusive las velocidades de rotación de los púlsares. Debido a estas velocidades las variaciones de las constantes citadas anteriormente no son fácilmente detectables.
    Por otra parte si modificamos, el principio de equivalencia fuerte i la constante gravitatoria, estos dos postulados de la R.G. sin modificar la R.G. es lo mismo que admitir que la R.G. es restringida a un estado característico de la evolución de nuestro Universo.
    Como sabemos muy bien la R.G. tiene ciertos límites de funcionamiento, igual que la M.Q. al no poder incluir la Gravedad.
    Al determinar la forma en que varían i esa variación determina el funcionamiento de la gravedad i la constante cosmológica, se puede comenzar a entrever como la gravedad, su relación con espacio (campo de Higgs posiblemente) o mal llamado vacío (que por cierto ahora ya no está tan vacío) i la llamada constante cosmológica, determinan las interacciones del mundo subatómico.
    Un saludo.
    Josep Martí

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