La zona más brillante es la galaxia ESO325-G004
Image: Collett et al

Sería difícil exagerar cuán resiliente es la teoría de la relatividad general. En su historia de más de cien años ha logrado predecir cosas mucho más allá de la capacidad para realizar experimentos de la década de 1910, y sigue aguantando cada nueva prueba que los científicos le arrojan.

Esta vez, un grupo de investigadores le dio la vuelta a un experimento típico. A menudo, los científicos miran cuánto dobla un objeto el tejido del espacio en sí para determinar su masa. Un nuevo experimento invierte esa idea, utilizando una masa ya calculada para ver si las predicciones de la relatividad general se mantienen. Spoiler: se mantienen. Pero, curiosamente, el hallazgo podría meter en problemas a los físicos que esperaban resolver otros misterios del universo.

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Que la masa puede deformar la forma del espacio en sí es una parte fundamental de la relatividad general. Los científicos lo han observado repetidas veces al estudiar cómo los objetos pesados ​​en el espacio, como los cúmulos de galaxias, deforman la luz que pasa a su alrededor. Detectaron esto por primera vez durante un eclipse solar de 1919, en el cual el sol eclipsado parecía haber cambiado ligeramente la posición de la estrella del fondo, y continúan detectando el fenómeno a día de hoy. Ahora saben que los objetos pesados ​​pueden deformar tanto la luz que las estrellas y galaxias que están más al fondo aparecen como un anillo en el cielo.

El anillo de Einstein creado por la galaxia ESO 325-G004
Image: Collett et al

Los investigadores usaron uno de estos “anillos de Einstein” para realizar su experimento. Calcularon la masa de la galaxia en primer plano, ESO 325-G004, midiendo cómo se movían sus estrellas. Luego, calcularon la curvatura del anillo de Einstein que rodeaba la galaxia para determinar cuánto deformaba el espacio circundante. La propiedad que describe el efecto de curvatura masiva se llama “gamma”, y la teoría predice que debería ser igual a 1.

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El resultado de los cientĂ­ficos fue 0,97, con 0,09 de margen de error para posibles fuentes de incertidumbre, segĂşn el artĂ­culo publicado en Science. En otras palabras, su observaciĂłn estuvo bastante de acuerdo con la teorĂ­a.

“Esto demostró que la forma en que la masa deforma el espacio-tiempo es exacta”, dijo a Gizmodo el autor del estudio, Thomas Collett, de la Universidad de Portsmouth. “Esa es la propiedad fundamental de la relatividad general: cómo se comporta el espacio-tiempo”.

Otros investigadores quedaron entusiasmados con el trabajo de Collett y su equipo. “Lo bueno de esto es que al dar observaciones detalladas de este sistema, Thomas ha podido hacer una prueba de gravedad en la escala de una galaxia bajo exploración”, dijo Tessa Baker, investigadora postdoctoral en la Universidad de Oxford.

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¿Por qué tenemos que seguir probando a Einstein? Recuerda que el universo se está expandiendo y que la expansión se está acelerando. Esto viene causado por alguna fuerza aún no explicada llamada energía oscura. Los físicos teóricos están buscando alguna explicación para esa energía oscura, y algunos han conjeturado que tal vez haya una teoría más grande donde la curvatura del espacio-tiempo difiere para cosas de mayor tamaño. Pero, al menos para esta galaxia, la relatividad general se mantiene, y las teorías más grandes que modifican demasiado el valor gamma no funcionan.

“Es posible encontrar teorías donde gamma puede ser 1 en un sistema solar pero diferente en escalas galácticas”, dijo a Gizmodo Jeremy Sakstein, investigador posdoctoral de la Universidad de Pensilvania. “Esto es esencialmente otro obstáculo que [los teóricos] tienen que superar”.

Es como estar perdido en medio de la ciudad y recibir unas pocas instrucciones de lugares a los que no puedes ir para encontrar el camino. Cada vez que la relatividad general pasa otra prueba, los teĂłricos se pierden un poco menos.

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Hay limitaciones, por supuesto. Collett dice en el estudio que hay modelos que pueden generar incertidumbre, como por ejemplo las discrepancias en el movimiento teórico de las estrellas y la forma en que se mueven en la Vía Láctea. Y esta es solo una galaxia: las teorías no pueden descartadas por una sola medida, dijo Baker.

[Science]