Detectan distorsiones del espacio-tiempo en una pareja de púlsares

En 1915, Albert Einstein formuló la teoría de la relatividad general, que cambió de manera radical el concepto de la gravedad que hasta entonces se tenía. El carismático científico explicó la gravedad como la manifestación de la curvatura del espacio y el tiempo. La teoría de Einstein predice que el flujo del tiempo resulta alterado por la masa. Este efecto, conocido como “dilatación gravitacional del tiempo”, hace que el tiempo vaya más despacio cerca de un objeto masivo. Afecta a todo y a todos; de hecho, las personas que viven en las plantas bajas de edificios envejecen más despacio que sus vecinos en el piso de arriba, unos 10 nanosegundos cada año. Este efecto diminuto pero real ha sido confirmado en muchos experimentos con relojes muy precisos.

Ahora, un equipo internacional que incluye, entre otros, a Michael Kramer del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania, Ingrid Stairs de la Universidad de la Columbia Británica en Canadá, Robert Ferdman de la Universidad de Anglia Oriental en el Reino Unido, y Dick Manchester de la CSIRO (la agencia nacional australiana de ciencia), ha presentado sus hallazgos sobre los efectos relativistas experimentados por una pareja de púlsares situada a unos 2.400 años-luz de distancia de la Tierra.

Un púlsar es una estrella de neutrones que gira sobre sí misma tan deprisa que suele tardar mucho menos de 1 segundo en dar una vuelta completa. El púlsar emite, desde sus polos magnéticos, ondas electromagnéticas. La desalineación de los polos magnéticos con el eje de rotación de la estrella de neutrones hace que los haces de radiación giren de igual modo que los focos de un faro marítimo, enviando pulsos de haces hacia los eventuales observadores distantes. El período entre cada pulso se corresponde con la velocidad de rotación de la estrella de neutrones.

Una estrella de neutrones es el núcleo muerto de una estrella que previamente estalló como supernova pero, pese a comprimirse mucho, no se ha convertido en un agujero negro. Aunque no esté tan prensada como un agujero negro, su densidad es tan grande que en los átomos fuerza a los electrones a "incrustarse" contra los protones, dando lugar a neutrones. De ahí que a esta clase de objetos se les llame estrellas de neutrones.

La pareja de pulsares observada fue descubierta en 2003 y es un magnífico laboratorio natural para poner a prueba la teoría de la relatividad general. Los dos púlsares se orbitan mutuamente tardando solo 147 minutos en dar una vuelta entera y alcanzan una velocidad de alrededor de 1 millón de kilómetros por hora. Uno de los púlsares gira muy rápido sobre sí mismo, ejecutando unas 44 rotaciones completas cada segundo. Su compañero es joven y tiene un periodo de rotación de 2,8 segundos. El movimiento de cada púlsar alrededor de su compañero ha sido de gran ayuda para medir las distorsiones relativistas.

Recreación artística de una pareja de púlsares. (Imagen: Max Planck Institute for Radio Astronomy)

Este movimiento orbital tan rápido de objetos tan compactos como estos (tienen un 30% más de masa que el Sol pero solo unos 24 kilómetros de diámetro) ha permitido verificar siete predicciones distintas de la teoría de la relatividad general.

El equipo de investigación ha visto por primera vez cómo la luz no solo se retrasa debido a una fuerte curvatura del espacio-tiempo alrededor del púlsar compañero, sino también que la luz se desvía en un pequeño ángulo de 0,04 grados.

Además de la emisión de ondas gravitacionales y la propagación de la luz, el equipo ha logrado medir el efecto de dilatación del tiempo que hace que los relojes funcionen más despacio cuando el campo gravitacional es más fuerte.

Los autores del estudio también han conseguido "pesar" la radiación electromagnética emitida por el púlsar de giro rápido en el movimiento orbital. Esta radiación corresponde a una pérdida de masa de 8 millones de toneladas por segundo. Aunque esto parece mucho, es solo fracción ínfima de la masa del púlsar.

Los investigadores también midieron (con una precisión de 1 parte en un millón) que la órbita cambia de orientación, un efecto relativista también conocido en la órbita de Mercurio, pero que en la pareja de púlsares llega a ser 140.000 veces más fuerte.

El estudio se titula “Strong-field Gravity Tests with the Double Pulsar”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review X. (Fuente: NCYT de Amazings)