Con la ayuda de mediciones de precisión extremadamente alta de un púlsar que gira alrededor de la órbita de la Enana Blanca, los astrónomos descubrieron que la constante gravitacional, que determina la fuerza de la gravedad, es "alentadora y constante" en todo el Universo.
Durante mucho tiempo se ha creído que la constante gravitacional (o simplemente "G") es la misma en todo el Universo, al igual que la velocidad de la luz en un vacío y la constante de Planck son constantes universales conocidas. Pero, ¿cómo podemos estar seguros de esto?
En el pasado, los científicos reflejaron los láseres de la luna para determinar su distancia a la Tierra, acercándose a la medida exacta de G. Y ahora los científicos, utilizando el radiotelescopio Green Bank en Virginia Occidental y el observatorio de Arecibo en Puerto Rico, examinaron el Sistema Solar en detalle y fijaron los destellos de radiación constantes. producido por una estrella de neutrones o púlsar giratorio, que están a miles de años luz de distancia.
Los púlsares son un reloj cósmico de nuestro universo. Son los restos antiguos de estrellas grandes que salieron, sobrevivieron a una explosión de supernova y ahora consisten en materia muy densa y degradante de menos de 32 km de diámetro. Los púlsares también tienen potentes campos magnéticos que pueden generar rayos de emisión de radio extremadamente colimados. Cada vez que el púlsar gira, los rayos polares pueden enviarse a la Tierra y registrarse en forma de pulsaciones: al igual que un destello de un faro destella a una distancia. Para la medición del tiempo, esta ondulación es absolutamente de referencia. Los astrónomos observan estos objetos como los cronometradores más precisos del Universo, compitiendo con los relojes atómicos más avanzados que tenemos en la Tierra.
Ahora, al estudiar uno de los pulsares especiales llamados PSR J1713 + 0747, los astrónomos realizaron las mediciones más precisas de G fuera del sistema solar.
"La constancia sobrenatural de estos remanentes estelares proporcionó evidencia intrigante de que la fuerza fundamental de la gravedad, la" gran G de la física ", permanece invariable en el espacio, dice el astrónomo Weiwei Zhu, ex empleado de la Universidad de British Columbia en Canadá, en un comunicado de prensa de NRAO. "Esta observación tiene implicaciones importantes para la cosmología y algunas fuerzas fundamentales de la física".
Zhu es el autor principal de un nuevo estudio publicado en Astrophysical Journal.
PSR J1713 + 0747 es el laboratorio ideal para estudiar algunos de los valores más fundamentales del espacio, el tiempo y la relatividad. Primero, tiene una órbita ancha única alrededor de una enana blanca. Pulsar tarda 68 días en completar un círculo completo. También es increíblemente brillante, uno de los púlsares más brillantes conocidos. Como una estrella doble, el sistema pierde una cantidad muy pequeña de energía a través de las ondas gravitacionales, fenómenos predichos por la teoría general de la relatividad de Einstein.
Su órbita ancha y estable significa que esta pérdida de energía, al ser extremadamente pequeña, tiene poco efecto en la órbita del púlsar, lo que la convierte en un objetivo principal para cualquier observación de la gravedad. (Con una órbita más compacta, se gastaría más energía para separarse del sistema utilizando ondas gravitacionales, se crearían errores en las mediciones de las características de la órbita del púlsar). Por lo tanto, ahora podemos medir con precisión el carácter gravitatorio de este sistema estelar. ¿Por qué es esto importante?
El sistema de doble estrella del púlsar y la enana blanca está a una distancia de 3750 años luz de la Tierra, y el valor G obtenido después de 21 años de observaciones de radio coincide casi por completo con las mediciones más precisas de G obtenidas de nuestro Sistema Solar. Por lo tanto, parece (al menos en esta prueba) que G es constante en todo el universo conocido.
"La gravedad es el poder que une a estrellas, planetas y galaxias", dijo el astrónomo y coautor Scott Rhans del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO). "Aunque parece ser permanente en la Tierra, hay algunas teorías en cosmología, en las que se supone que la gravedad puede cambiar en otro momento o en otras partes del Universo".
"Estos resultados, nuevos y antiguos, nos permiten excluir con confianza la probabilidad de que existan tiempos o lugares" especiales "con diferentes comportamientos gravitacionales", dijo la astrónoma y coautora Ingrid Stairs, también de la Universidad de British Columbia en Canadá. "Las teorías de la gravedad, que difieren de la teoría general de la relatividad, a menudo hacen tales predicciones, y hemos puesto nuevos marcos en los parámetros que describen estas teorías".
"La constante gravitacional es una constante fundamental de la física, por lo que es importante verificar esta suposición general utilizando objetos en diferentes lugares, tiempos y condiciones", agregó Zhu. "El hecho de que veamos que la gravedad se comporta de la misma manera, tanto en nuestro sistema solar como en los sistemas de estrellas distantes, confirma que la constante gravitacional es de hecho universal". Curiosamente, en un futuro próximo recibiremos otro "laboratorio de la teoría de la relatividad", cuando el programa global Event Horizon Telescope (EHT) comience a recibir datos de alta precisión, posiblemente para fines de este año.
EHT es un interferómetro global de una antena de radio distribuida que registra datos de un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, conocido como Sagittarius A * (o Sgr A *). Los astrónomos se están preparando por primera vez para observar el fuerte laboratorio de gravedad, que revela el entorno gravitatorio más extremo conocido hasta la fecha, y una física potencialmente más allá de la teoría general de la relatividad.
Es interesante ver si el valor de G se mantendrá constante incluso en el borde de Event Horizon ...
