La comprensión de Einstein de la gravedad, como se describe en su teoría general de la relatividad, predice que todos los objetos caen a la misma velocidad, independientemente de su masa o composición. Esta teoría ha pasado prueba tras prueba aquí en la Tierra, pero sigue siendo ciertaPara algunos de los objetos más masivos y densos en el universo conocido, ¿un aspecto de la naturaleza conocido como el Principio de Equivalencia Fuerte? Un equipo internacional de astrónomos ha dado a esta pregunta persistente su prueba más estricta de la historia. Sus hallazgos, publicados en la revista Naturaleza , muestra que las ideas de Einstein sobre la gravedad aún prevalecen, incluso en uno de los escenarios más extremos que el Universo puede ofrecer.
Quite todo el aire, y un martillo y una pluma caerán al mismo ritmo, un concepto explorado por Galileo a fines del siglo XVI e ilustrado en la Luna por el astronauta del Apolo 15 David Scott.
Aunque es un fundamento de la física newtoniana, se necesitó la teoría de la gravedad de Einstein para expresar cómo y por qué es así. Hasta la fecha, las ecuaciones de Einstein han pasado todas las pruebas, desde estudios de laboratorio cuidadosos hasta observaciones de planetas en nuestro sistema solar. Pero alternativas aLa teoría general de la relatividad de Einstein predice que los objetos compactos con una gravedad extremadamente fuerte, como las estrellas de neutrones, caen de manera un poco diferente a los objetos de menor masa. Esa diferencia, predicen estas teorías alternativas, se debería a la llamada energía de unión gravitacional de un objeto compacto.- la energía gravitacional que lo mantiene unido.
En 2011, el Telescopio Green Bank GBT de la National Science Foundation NSF descubrió un laboratorio natural para probar esta teoría en condiciones extremas: un sistema de triple estrella llamado PSR J0337 + 1715, ubicado a unos 4,200 años luz de la Tierra.El sistema contiene una estrella de neutrones en una órbita de 1.6 días con una estrella enana blanca, y el par en una órbita de 327 días con otra enana blanca más lejos.
"Este es un sistema estelar único", dijo Ryan Lynch, del Observatorio Green Bank en West Virginia, y coautor del artículo. "No conocemos ningún otro similar. Eso lo convierte en uno de ...laboratorio tipo para poner a prueba las teorías de Einstein "
Desde su descubrimiento, el GBT, el radiotelescopio de síntesis Westerbork en los Países Bajos y el Observatorio de Arecibo de la NSF en Puerto Rico han observado regularmente el sistema triple. El GBT ha pasado más de 400 horas observando este sistema, tomando datos ycalcular cómo se mueve cada objeto en relación con el otro.
¿Cómo pudieron estos telescopios estudiar este sistema? Esta estrella de neutrones en particular es en realidad un púlsar. Muchos púlsares giran con una consistencia que rivaliza con algunos de los relojes atómicos más precisos de la Tierra ". Como uno de los radiotelescopios más sensibles delmundo, el GBT está preparado para captar estos débiles pulsos de ondas de radio para estudiar física extrema ", dijo Lynch. La estrella de neutrones en este sistema pulsa gira 366 veces por segundo.
"Podemos dar cuenta de cada pulso de la estrella de neutrones desde que comenzamos nuestras observaciones", dijo Anne Archibald, de la Universidad de Ámsterdam y el Instituto de Radioastronomía de los Países Bajos y autora principal del artículo. "Podemos decir su ubicación adentro de unos pocos cientos de metros. Esa es una pista muy precisa de dónde ha estado la estrella de neutrones y hacia dónde va ".
Si las alternativas a la imagen de la gravedad de Einstein fueran correctas, entonces la estrella de neutrones y la enana blanca interna caerían de manera diferente hacia la enana blanca externa ". La enana blanca interna no es tan masiva o compacta como la estrella de neutrones, y por lo tanto tienemenos energía de unión gravitacional ", dijo Scott Ransom, astrónomo del Observatorio Nacional de Radioastronomía en Charlottesville, Virginia, y coautor del artículo.
Mediante observaciones meticulosas y cálculos cuidadosos, el equipo pudo probar la gravedad del sistema usando solo los pulsos de la estrella de neutrones. Descubrieron que cualquier diferencia de aceleración entre la estrella de neutrones y la enana blanca interna es demasiado pequeña para detectarla.
"Si hay una diferencia, no es más de tres partes en un millón", dijo la coautora Nina Gusinskaia, de la Universidad de Amsterdam. Esto impone restricciones severas sobre cualquier teoría alternativa a la relatividad general.
Este resultado es diez veces más preciso que la mejor prueba de gravedad anterior, lo que hace que la evidencia del Principio de Equivalencia Fuerte de Einstein sea mucho más fuerte ". Siempre estamos buscando mejores mediciones en nuevos lugares, por lo que nuestra búsqueda para aprender sobre nuevas fronterasen nuestro Universo va a continuar ", concluyó Ransom.
El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la National Science Foundation operada bajo un acuerdo cooperativo de Associated Universities, Inc.
El Observatorio del Banco Verde es una instalación de la National Science Foundation operada bajo un acuerdo cooperativo de Associated Universities, Inc.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Observatorio del Banco Verde . Original escrito por Paul Vosteen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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