Una prueba extragaláctica precisa de relatividad general

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En 1915, Albert Einstein esbozó su teoría general de la relatividad (GR) en la que describió la naturaleza de la gravedad y transformó nuestra comprensión del universo.

En los años siguientes, los científicos han confirmado que la teoría funciona dentro de nuestro sistema solar, pero no más allá de la Vía Láctea, hasta ahora.

Según un estudio publicado en la revista Science , un equipo internacional de investigadores dirigido por Thomas Collett del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth realizó la prueba más precisa de GR fuera de la Vía Láctea,

“GR ha sido probado con mucha precisión dentro del sistema solar, originalmente por [Arthur] Eddington utilizando el eclipse de 1919 para medir la curvatura del espacio cerca del sol”, dijo Collett. “[Pero] fuera del sistema solar, GR no se ha probado tan bien”.

Los científicos utilizaron datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA y del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral para mostrar que la gravedad en una galaxia distante se comporta como predice GR, confirmando la validez de la teoría.

Para evaluar con precisión la gravedad a esta escala, el equipo utilizó un efecto conocido como lente gravitatoria creada por una galaxia cercana conocida como ESO 325-G004. Esta galaxia distorsiona la luz que viaja hacia la Tierra desde una galaxia más distante que se encuentra directamente detrás de ella.

“La Relatividad General predice que los objetos masivos deforman el espacio-tiempo, esto significa que cuando la luz pasa cerca de otra galaxia, la trayectoria de la luz se desvía”, dijo Collett en un comunicado.

“Si dos galaxias están alineadas a lo largo de nuestra línea de visión, esto puede dar lugar a un fenómeno, llamado lente gravitacional fuerte, donde vemos múltiples imágenes de la galaxia de fondo. Si conocemos la masa de la galaxia en primer plano, entonces la cantidad de separación entre las múltiples imágenes nos dice si la Relatividad General es la teoría correcta de la gravedad en las escalas galácticas “.

Para conocer la masa de ESO 325-G004, el equipo midió el movimiento de las estrellas dentro de él utilizando VLT, lo que les permitió inferir cuánta masa debe haber en la galaxia para mantener a todas sus estrellas en órbita.

Luego compararon esta masa con el efecto de lente gravitacional de ESO 325-G004, según lo visto por Hubble, para medir la fuerza de la gravedad, dando un resultado que está en línea con GR.

En el universo conocido, los científicos saben de unos pocos cientos de lentes gravitacionales fuertes, pero la mayoría de ellos están demasiado distantes para medir con precisión su masa. ESO 325-G004 es uno de los objetivos más cercanos, ubicado a solo 450 millones de años luz de la Tierra.

Probar las propiedades de la gravedad a largo plazo es crucial para validar los modelos científicos actuales del universo. Los últimos hallazgos, por ejemplo, podrían tener implicaciones para las teorías alternativas de la gravedad, según los investigadores. Estas teorías predicen que la gravedad se comporta de manera diferente a escala astronómica a cómo lo hace en la escala más pequeña del Sistema Solar.

“Nuestro resultado valida GR en escalas de hasta 6000 años luz”, dijo Collett. “La expansión del Universo se está acelerando. Suponiendo que GR sea correcto, interpretamos esto como evidencia de una misteriosa energía oscura que está impulsando esta aceleración”.

“Se han propuesto alternativas a GR que pueden haber acelerado la expansión sin energía oscura”, agregó. “Estas teorías predicen desviaciones de GR a grandes distancias. No vemos evidencia de esto, por lo que la energía oscura es real o el GR se descompone en escalas mayores de 6000 años luz”.

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