La relatividad general ha resistido quizás su desafío más difícil hasta la fecha.
La teoría, que Albert Einstein publicó en 1916, revolucionó nuestra comprensión de la física y el cosmos. Explica la gravedad como una consecuencia de la flexibilidad del espacio-tiempo: los objetos masivos deforman el espacio-tiempo, creando depresiones alrededor de las cuales orbitan otros cuerpos.
Los científicos han puesto a prueba la relatividad general en repetidas ocasiones durante los últimos 105 años, tratando de encontrar situaciones o circunstancias en las que se queda corta. Aún no han encontrado uno.
En un nuevo estudio, los investigadores informan los resultados de uno de los desafíos más ambiciosos e involucrados a la relatividad general jamás emprendidos. Analizaron las observaciones de un sistema de doble púlsar realizadas por siete radiotelescopios diferentes en todo el mundo desde 2003 hasta 2019.
Los púlsares son un tipo de estrella de neutrones, o cadáver estelar superdenso, que emiten poderosos rayos de radiación y partículas desde sus polos magnéticos. Estos rayos son continuos, pero parecen pulsar (de ahí el nombre) porque los púlsares están girando; esta luz solo se puede ver cuando un poste apunta a la Tierra.
El par de púlsares que investigó el equipo de investigación se encuentra a unos 2.400 años luz de la Tierra. Uno de los púlsares gira 44 veces por segundo, mientras que el otro completa una rotación cada 2,8 segundos. Los dos objetos orbitan alrededor de un centro de masa común una vez cada 147 minutos, cada uno de ellos moviéndose a través del espacio a alrededor de 620.000 mph (1 millón de kilómetros por hora), dijeron los miembros del equipo.
«Un movimiento orbital tan rápido de objetos compactos como estos, son aproximadamente un 30% más masivos que el sol, pero solo unos 24 kilómetros [15 millas] de ancho, nos permite probar muchas predicciones diferentes de la relatividad general, ¡siete en total!» Dick Manchester, coautor del estudio, de la Organización de Investigaciones Científicas e Industriales de la Commonwealth (CSIRO), la agencia científica nacional de Australia, dijo en un comunicado.
Y la calidad coincidió con la cantidad: el estudio logró niveles de precisión sin precedentes para una prueba de relatividad general, dijeron los miembros del equipo.
«Aparte de las ondas gravitacionales y la propagación de la luz, nuestra precisión también nos permite medir el efecto de la ‘dilatación del tiempo’ que hace que los relojes funcionen más lentamente en los campos gravitacionales», dijo Manchester. «Incluso debemos tener en cuenta la famosa ecuación de Einstein E = mc ^ 2 al considerar el efecto de la radiación electromagnética emitida por el púlsar de giro rápido sobre el movimiento orbital».
Las siete predicciones probadas se confirmaron, encontró el estudio. Entonces, la relatividad general permanece invicta, pero eso no significa que los investigadores deban dejar de intentar encontrar grietas en ella.
«La relatividad general no es compatible con las otras fuerzas fundamentales, descritas por la mecánica cuántica. Por lo tanto, es importante seguir aplicando las pruebas más estrictas posibles sobre la relatividad general, para descubrir cómo y cuándo se derrumba la teoría», coautor Robert. Ferdman, físico de la Universidad de East Anglia en Inglaterra, dijo en la misma declaración.
«Encontrar cualquier desviación de la relatividad general constituiría un descubrimiento importante que abriría una ventana a la nueva física más allá de nuestra comprensión teórica actual del universo», agregó Ferdman. «Y puede ayudarnos a eventualmente a descubrir una teoría unificada de las fuerzas fundamentales de la naturaleza».
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El nuevo estudio fue publicado hoy (13 de diciembre) en la revista Physical Review X.
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