La Relatividad General de Einstein sigue superando pruebas, por ahora

Actualizado 26/07/2019 10:27:24 CET
Agujero negrpo
Agujero negro - NICOLLE FULLER/NATIONAL SCIENCE FOUNDATION

   MADRID, 26 Jul. (EUROPA PRESS) -

   La prueba más completa de Relatividad General cerca del monstruoso agujero negro en el centro de nuestra galaxia, constata la vigencia de la teoría enunciada hace más de un siglo por Albert Einstein.

   La teoría de Einstein es la mejor descripción de cómo funciona la gravedad, apunta la astrofísica de la UCLA (Universidad de California en Los Ángeles) Andrea Ghez, cuyo equipo ha realizado mediciones directas del fenómeno en lo que describe como "astrofísica extrema".

   "Einstein tiene razón, al menos por ahora --admite en un comunicado Ghez, cuyo trabajo se publica en Science-- y podemos descartar absolutamente la ley de gravedad de Newton. Nuestras observaciones son consistentes con la teoría de la relatividad general de Einstein. Sin embargo, su teoría definitivamente muestra vulnerabilidad. No puede explicar completamente la gravedad dentro de un agujero negro, y en algún momento tendremos que movernos más allá de la teoría de Einstein a una teoría de la gravedad más completa que explique qué es un agujero negro".

   La teoría de la relatividad general de 1915 de Einstein sostiene que lo que percibimos como la fuerza de la gravedad surge de la curvatura del espacio y el tiempo. El científico propuso que los objetos como el Sol y la Tierra cambian esta geometría.

   Las leyes de la física, incluida la de la gravedad, deberían ser válidas en cualquier parte del universo, recuerda Ghez, quien agrega que su equipo es uno de los dos grupos en el mundo que observan a una estrella conocida como S0-2 hacer una órbita completa en tres dimensiones alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. La órbita completa tarda 16 años, y la masa del agujero negro es aproximadamente cuatro millones de veces la del sol.

   Los investigadores aseguran que su trabajo es el estudio más detallado que se haya realizado hasta el agujero negro supermasivo y la teoría de la relatividad general de Einstein.

   Los datos clave en la investigación fueron los espectros que el equipo de Ghez analizó en abril, mayo y septiembre cuando su "estrella favorita" se acercó más al enorme agujero negro. Los espectros, que Ghez describió como el 'arcoiris de la luz' de las estrellas, muestran la intensidad de la luz y ofrecen información importante sobre la estrella desde la cual la luz viaja.

   Los espectros también muestran la composición de la estrella. Estos datos se combinaron con las mediciones que Ghez y su equipo han realizado en los últimos 24 años.

   Los espectros, recolgidos en el Observatorio WM Keck en Hawai utilizando un espectrógrafo construido en UCLA por un equipo liderado por su colega James Larkin, proporcionan la tercera dimensión, revelando el movimiento de la estrella a un nivel de precisión que no se había alcanzado anteriormente. Las imágenes de la estrella que los investigadores tomaron en el Observatorio Keck proporcionan las otras dos dimensiones.

   El instrumento de Larkin toma la luz de una estrella y la dispersa, de manera similar a la forma en que las gotas de lluvia dispersan la luz del sol para crear un arco iris, explica Ghez.

   "Lo que es tan especial acerca de S0-2 es que tenemos su órbita completa en tres dimensiones. Eso es lo que nos da el boleto de entrada a las pruebas de la relatividad general --señala--. Preguntamos cómo se comporta la gravedad cerca de un agujero negro supermasivo y si la teoría de Einstein nos está contando la historia completa. Ver a las estrellas pasar por su órbita completa ofrece la primera oportunidad de probar lo fundamental".

   El equipo pudo ver la mezcla de espacio y tiempo cerca del agujero negro supermasivo. "En la versión de Newton de la gravedad, el espacio y el tiempo están separados, y no se mezclan; según Einstein, se mezclan completamente cerca de un agujero negro", explica.

   "Realizar una medición de tal importancia fundamental ha requerido años de observación por parte del paciente, habilitada por tecnología de punta", precisa Richard Green, director de la división de ciencias astronómicas de la Fundación Nacional de Ciencia. Durante más de dos décadas, la división ha apoyado a Ghez, junto con varios de los elementos técnicos críticos para el descubrimiento del equipo de investigación.

   Los investigadores estudiaron los fotones mientras viajaban desde S0-2 hasta la Tierra. S0-2 se mueve alrededor del agujero negro a velocidades de más de 16 millones de millas por hora (unos 26 millones de kilómetros por hor) en su enfoque más cercano.

   Einstein había informado de que en esta región cercana al agujero negro, los fotones tienen que hacer un trabajo adicional. Su longitud de onda a medida que salen de la estrella depende no solo de la velocidad con la que se mueve la estrella, sino también de la cantidad de energía que gastan los fotones para escapar del poderoso campo gravitacional del agujero negro. Cerca de un agujero negro, la gravedad es mucho más fuerte que en la Tierra.

    "Estamos aprendiendo cómo funciona la gravedad. Es una de las cuatro fuerzas fundamentales y la que menos hemos probado --destaca Ghez--. Hay muchas regiones en las que simplemente no hemos preguntado, ¿cómo funciona la gravedad aquí? Es fácil confiar demasiado y hay muchas maneras de malinterpretar los datos, muchas formas en que pequeños errores pueden acumularse en errores significativos, por eso lo hicimos".

   Ghez estudia más de 3.000 estrellas que orbitan alrededor del agujero negro supermasivo. Cientos de ellos son jóvenes, en una región donde los astrónomos no esperaban verlos.

   Esta es la primera de muchas pruebas de relatividad general que el equipo de investigación de Ghez llevará a cabo sobre estrellas cerca del agujero negro supermasivo. Entre las estrellas que más le interesan está S0-102, que tiene la órbita más corta, y tarda 11 años y medio en completar una órbita alrededor del agujero negro. La mayoría de las estrellas que los estudios de Ghez tienen órbitas mucho más largas que la vida humana.