Nueva manera de medir la curvatura del espacio podría unificar las teorías de la gravedad

Lejos de una fuente de gravedad, como sería una estrella como nuestro sol, el espacio es “plano” y los relojes marchan a su ritmo normal. Más cerca de una fuente de gravedad, sin embargo, los relojes van más lentos y el espacio se curva. Sin embargo, medir esta curvatura del espacio es difícil. Pero ahora los científicos han utilizado un conjunto de radiotelescopios del tamaño de un continente para hacer una medición muy precisa de la curvatura del espacio causada por la gravedad el Sol. Esta nueva técnica promete contribuir en gran medida en el estudio de la física cuántica.

“La medición de la curvatura del espacio causada por la gravedad es una de las maneras más sensibles de aprender cómo la teoría de la Relatividad General de Einstein se relaciona con la física cuántica. Unificar la teoría de la gravedad con la teoría cuántica es un objetivo importante la física del siglo 21, y estas medidas astronómicas son una clave para comprender la relación entre las dos”, dijo Sergei Kopeikin de la Universidad de Missouri.

Kopeikin y sus colegas utilizaron el sistema de radiotelescopios Long Baseline Array (VLBA) de la Fundación Nacional de Ciencia para medir la curvatura de la luz causada por la gravedad del Sol con un error de una parte en 30.000. Con nuevas observaciones, los científicos dicen que su técnica de precisión alcanzará la medición más precisa que se ha hecho jamás de este fenómeno.

La curvatura de la luz de las estrellas por la gravedad fue predicha por Albert Einstein cuando publicó su Teoría de la Relatividad General en 1916. Según la teoría de la relatividad, la fuerte gravedad de un objeto masivo como el Sol produce una curvatura en el espacio cercano, que altera la trayectoria de la luz o de las ondas de radio que pasan cerca del objeto. El fenómeno fue observado por primera vez durante un eclipse solar en 1919.

A pesar de las numerosas mediciones del efecto que se han hecho en los 90 años que han transcurrido, el problema de la fusión de la Relatividad General y la Teoría Cuántica ha requerido de observaciones cada vez más precisas. Los físicos describen la curvatura del espacio y la torsión de la luz por el efecto gravitacional con un parámetro llamado “gamma”. La teoría de Einstein sostiene que el valor de gamma es exactamente igual a 1,0.

“Incluso un valor que difiera en una parte en un millón de 1,0 tendría importantes consecuencias para el objetivo de unir la teoría de la gravedad y la teoría cuántica, y por lo tanto en la predicción de los fenómenos en las regiones de alta gravedad cerca de agujero negro”, dijo Kopeikin.

Para hacer mediciones muy precisas, los científicos eligieron el VLBA, un sistema de radiotelescopios del tamaño de un ontinente que se extiende desde Hawai hasta las Islas Vírgenes. El VLBA ofrece la potencia para hacer las mediciones de posición más precisas en el cielo y las imágenes más detalladas que cualquier instrumento astronómico disponible.

Los investigadores hicieron sus observaciones cuando el Sol pasó frente a cuatro cuásares distantes —galaxias lejanas con un agujero negro supermasivo en su núcleo— en octubre de 2005. La gravedad del Sol produjo ligeros cambios en las posiciones aparentes de esos cuásares, ya que desvía las ondas de radio procedentes de los objetos más distantes.

El resultado fue un valor medido de gamma de 0,9998 +/- 0,0003, en excelente acuerdo con la predicción de Einstein de 1,0.

“Con más observaciones como la nuestra, además de medidas complementarias, como las realizadas con la nave espacial Cassini de la NASA, podemos mejorar la exactitud de esta medida por lo menos en un factor de cuatro, para proporcionar la mejor medición de gamma jamás hecha”, dijo Edward Fomalont de National Radio Astronomy Observatory (NRAO). “Debido a que gamma es un parámetro fundamental en las teorías de la gravedad, medirlo utilizando diferentes métodos de observación es fundamental para obtener un valor que sea apoyado por la comunidad de la física”, agregó Fomalont.

Kopeikin y Fomalont trabajaron con John Benson de la NRAO y Gabor Lanyi de NASA’s Jet Propulsion Laboratory. Ellos publicaron sus resultados en la edición del 10 de julio la revista Astrophysical Journal.

Fuente: Universe Today. Aportado por Eduardo J. Carletti

Vía Axxón