Un grupo de investigadores liderado por el británico Thomas Collett han realizado la medición de gravedad más precisa en una galaxia cercana gracias a las observaciones realizadas con el telescopio espacial Hubble y el telescopio ELT de Chile, según un estudio que se publica este jueves en Science.
¿Esto quiere decir que Einstein tenía razón cuando formuló la teoría de la relatividad general? Parece ser que sí, ya que es una prueba más que añadir a la lista. Aunque no es la primera vez que se pone a prueba su idea, sí “es la primera vez que la teoría de Einstein ha sido probada con alta precisión para un solo objeto fuera del sistema solar”, según explica a Hipertextual Collett, del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth.
El gran test de Bell (o cuando Einstein se equivocó)
“Aunque parezca raro, esta confirmación de las predicciones de la relatividad general es algo novedoso ya que con el descubrimiento de la expansión acelerada del universo (y la energía oscura que esto implica) se ha planteado la posibilidad de si la teoría de la gravitación vigente, la relatividad general, podría tener que ser revisada para explicar las observaciones”, comenta Xavier Luri, director del Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB-IEEC).
Pero ¿qué dice la teoría de la relatividad general? ¿Cómo han comprobado los postulados de Einstein? ¿Qué tiene esto que ver con las escurridizas energía oscura y materia oscura?
Einstein, a examen
Albert Einstein propuso su teoría de la relatividad general en 1915 para explicar cómo funciona la gravedad. Él vino a decir que las masas curvan el espacio-tiempo y, a la vez, el espacio le dice a las masas cómo se tienen que mover.
"La relatividad general predice que los objetos masivos deforman el espacio-tiempo, esto significa que cuando la luz que proviene de una galaxia pasa cerca de otra la luz se desvía de su camino”, explica Collett. “Si dos galaxias están alineadas a lo largo de nuestra línea de visión esto puede dar lugar a un fenómeno llamado lente gravitacional fuerte, donde vemos múltiples imágenes de la galaxia de fondo. Si conocemos la masa de la galaxia en primer plano, entonces la cantidad de separación entre las múltiples imágenes nos dice si la relatividad general es la teoría correcta para la gravedad en escalas galácticas”, explica.
Las lentes gravitacionales sirven para medir la curvatura del espacio-tiempo. Al observar la luz que llega hasta nosotros de la más alejada, esta se desvía al pasar cerca de la primera galaxia, “por lo que el telescopio espacial Hubble muestra un anillo de la galaxia de fondo (imagen) alrededor del centro de la galaxia en primer plano. El tamaño de este anillo nos dice cuánto está curvado el espacio-tiempo”, puntualiza.
Y estos investigadores, debido a la cercanía de la primera galaxia, han podido averiguar su masa gracias al efecto Doppler, ya que “las estrellas que se mueven hacia nosotros son ligeramente más azules y las estrellas que se alejan son ligeramente más rojas”, comenta. Los astros se mantienen en órbita, señala el investigador, por lo que la velocidad a la que orbitan nos dice cuánta masa debe haber en la galaxia y así predecir los efectos de la lente gravitacional. Después han comparado “el tamaño del anillo con la masa inferida gracias al movimiento de las estrellas, y el resultado para esta galaxia es que la predicción de la relatividad general es correcta”, afirma Collett.
La importancia de este estudio radica en la precisión con la que se han observado la lente gravitacional ya que hay pocas que sean fuertes y se suelen encontrar demasiado distantes para poder medir con precisión su masa. No es el caso de esta galaxia, que se encuentra entre las lentes más cercanas a nosotros, a unos 500 millones de años luz.
"Este estudio nos parece la mejor validación hasta ahora de la relatividad general en escalas galácticas (es decir, decenas de parsec), pero no en escalas cosmológicas (de 10 a 100 Mega-parsec), donde se esperaría una desviación mas importante si uno quiere explicar la aceleración acelerada del universo con un modelo sin energía oscura", señalan Bruno Altieri y Xavier Dupac, científicos de la Agencia Espacial Europea.
Y la energía oscura, ¿qué?
A pesar de los intentos por refutar la teoría de Einstein con otros modelos, lo cierto es que esta nueva investigación descarta las alternativas y añade más evidencias a que el modelo estándar, que incluye la misteriosa materia oscura y energía oscura, es el correcto. “La teoría de la relatividad general resiste de forma sorprendentemente robusta a todos los intentos de ser refutada”, comenta Xavier Luri a Hipertextual.
"Hacer pruebas de la relatividad general permite al final confirmar la existencia de la energía oscura, aunque falta mucho para validar la relatividad general en escalas cosmológicas, donde se espera mas diferenciación en esta teoría, si no hay energía oscura", explican Altieri y Dupac.
Amenaza fantasma en una galaxia muy, muy lejana: sin rastro de materia oscura
La energía oscura “es otra confirmación independiente, a escalas muy grandes, de la teoría de la relatividad”, explica Luri. Debido a que la energía y la materia oscura solo se han podido detectar por sus efectos han surgido teorías que tratan de explicar la expansión y los efectos gravitacionales sin contar con ellas. “La energía oscura apareció hace unos años y parece que ha venido para quedarse, sentencia.