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Los púlsares también siguen a Einstein

Los astrónomos han reproducido a 4.200 años luz el experimento de Galileo en la Torre de Pisa y comprobado con precisión que la gravedad acelera los cuerpos celestes de la misma manera. El Principio de Equivalencia se ha salvado.

Los astrónomos han confirmado con una precisión sin precedentes uno de los pilares de la Relatividad General de Einstein.

Se trata del Principio de Equivalencia, que predice la universalidad de la caída libre para todos los objetos, desde un martillo a una estrella de neutrones.

Según este principio, la gravedad acelera todos los objetos de la misma manera, independientemente del valor de sus masas o de los materiales con los que han sido fabricados.

De forma gráfica lo comprobó en 1971 el astronauta Dave Scott, del Apolo 15:  arrojó sobre la Luna un martillo y una pluma y los dos objetos cayeron a la vez sobre la superficie de nuestro satélite.

Supuestamente, Galileo habría hecho la misma comprobación en el siglo XVI: dejó caer desde la torre de Pisa dos objetos, uno pesado y otro ligero, y ambos llegaron también a la vez al suelo.

Con posterioridad, los físicos han confirmado en diferentes experimentos el Principio de Equivalencia, con variaciones específicas en cada caso.

Mucho más lejos

La nueva confirmación del principio de equivalencia ha tenido lugar en el púlsar PSR J0337 + 1715, situado en la constelación de Tauro, a 4.200 años luz de nosotros.

Para conseguirla, los astrónomos se apoyaron en uno de los telescopios más grandes del mundo, llamado Nançai, que forma parte del Observatorio de París.

Este telescopio había grabado durante seis años las señales del citado púlsar y esas señales fueron analizadas por el Megacentro de Cálculo PSL (MESOPSL), que dispone de un clúster en el Observatorio de París.

Procedimiento

El púlsar PSR J0337 + 1715 es una estrella de neutrones que, como tal, emite radiación periódica.

Es una bola de solo 25 km de diámetro que orbita con dos estrellas enanas blancas. Gira sobre sí misma casi 366 veces por segundo.

Al girar sobre sí mismo, el púlsar emite un haz de ondas de radio (un tipo de radiación electromagnética) que, como un faro galáctico, barre el espacio.

Esos pulsos de radiación electromagnética se producen a intervalos regulares relacionados con el periodo de rotación del púlsar.

En cada rotación, el radiotelescopio Nançay registra con gran precisión el destello de las ondas de radio, que viajan a la velocidad de la luz.

El sistema triple, compuesto por el púlsar PSR J0337+1715 y dos enanas blancas, una cerca y otra lejos, donde se reprodujo a escala estelar el experimento de Galileo en la Torre de Pisa. Crédito: G. Voisin.

La luz, referente

A medida que el púlsar se mueve en su órbita, las ondas de radio tardan más o menos en llegar a la Tierra.

Los astrónomos han medido y modelado matemáticamente esos tiempos de llegada de las ondas de radio para reconstruir el movimiento exacto del púlsar.

Usando esa información y las interacciones del púlsar con las dos enanas blancas, los astrónomos han reconstruido una versión estelar del experimento de Galileo en la Torre de Pisa.

El equivalente al experimento de Galileo es la caída de dos cuerpos con composiciones diferentes a la misma aceleración en el campo gravitacional de un tercero.

Medición más precisa

Los astrónomos han comprobado que el campo gravitacional del púlsar no puede desviarse en más de 1.8 partes por millón (con un nivel de confianza del 95%), en comparación con la predicción de la Relatividad General.

Se trata de la confirmación más precisa jamás obtenida de la teoría de Einstein para objetos que tienen su estructura modelada por su propio campo de gravedad (autogravitantes).

Referencia

An improved test of the strong equivalence principle with the pulsar in a triple star system. Guillaume Voisin et al. arXiv:2005.01388 [gr-qc]

RedacciónT21

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