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Artículo publicado por Charles E. Blue el 6 de agosto de 2015 en NRAO

La gravedad, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, parece ser tranquilizadoramente constante en todo el universo, de acuerdo con un estudio de dos décadas de duración sobre púlsares lejanos. Esta investigación ayuda a responder una vieja pregunta de la cosmología: ¿La fuerza de la gravedad es la misma en todos los lugares y momentos? La respuesta, por el momento, parece ser sí.

Un equipo de astrónomos, usando el Telescopio de Green Bank (GBT) en Virginia Occidental y el Observatorio de Arecibo en Puerto Rico llevaron a cabo un estudio de 21 años para medir con precisión el ritmo de un púlsar conocido como PSR J1713+0747. Esta laboriosa investigación produjo la mejor restricción hasta el momento para la constante gravitatoria medida fuera del Sistema Solar.

Pulsar

Púlsar

Los púlsares son los restos superdensos y de giro rápido de estrellas masivas que estallaron como supernovas. Se detectan desde la Tierra mediante los haces de ondas de radio que emanan de sus polos magnéticos y barren el espacio conforme rota el púlsar. Debido a su fenomenal densidad y masa, aunque comparativamente pequeños, apenas 20-25 kilómetros de diámetro, algunos púlsares son capaces de mantener su velocidad de giro con una consistencia que rivaliza con los mejores relojes atómicos de la Tierra. Esto hace de los púlsares unos excepcionales laboratorios cósmicos para estudiar la naturaleza fundamental del espacio, el tiempo, y la gravedad.

Este púlsar en concreto está, aproximadamente, a 3750 años luz de la Tierra. Orbita a una enana blanca compañera y es uno de los púlsares más brillantes y estables conocidos. Anteriores estudios demuestran que se necesitan unos 68 días para que el púlsar orbite a su compañera enana blanca, lo que significa que comparten una órbita inusualmente amplia. Esta separación es esencial para el estudio de la gravedad, debido a que el efecto de la radiación gravitatoria , la regular conversión de velocidad orbital en ondas gravitatorias predicha por Einstein, es increíblemente pequeña y tendría un impacto inapreciable en la órbita del púlsar. Un cambio orbital más pronunciado frustraría la precisión del experimento sobre la sincronía del púlsar.

“La asombrosa consistencia de este remanente estelar ofrece una interesante prueba de que la fuerza fundamental de la gravedad, la ‘G’ de la física, se mantiene sólida como una roca a través del espacio”, señala Weiwei Zhu, astrónomo anteriormente en la Universidad British Columbia en Canadá y autor principal de un estudio aceptado para su publicación en la revista Astrophysical Journal. “Ésta es una observación que tiene importantes implicaciones para la cosmología y algunas de las fuerzas fundamentales de la física”.

“La gravedad es la fuerza que une estrellas, planetas, y galaxias”, explica Scott Ransom, coautor y astrónomo del Observatorio Nacional de Radio Astronomía (NRAO) en Charlottesville, Virginia. “Aunque, en la Tierra, parece constante y universal, existen varias teorías cosmológicas que sugieren que la gravedad puede cambiar con el tiempo, o que puede ser diferente en otros rincones del universo”.

Los datos tomados durante este experimento son consistentes con una constante gravitatoria inmutable en un lejano sistema estelar. Una investigación anterior relacionada, realizada dentro de nuestro Sistema Solar y que se basaba en estudios láser de precisión de la distancia Tierra-Luna, encontraron la misma consistencia a lo largo del tiempo.

“Estos resultados, los viejos y los nuevos, nos permiten descartar con un alto grado de confianza que pudiese haber localizaciones o momentos ‘especiales’ con un comportamiento gravitatorio distinto”, añade Ingrid Stairs, coautora de la Universidad de British Columbia en Canadá. “Las teorías de la gravedad distintas a la Relatividad General a menudo hacen tales predicciones, y hemos colocado nuevas restricciones sobre los parámetros que describen esas teorías”.

Zhu concluye: “La constante gravitatoria es una constante fundamental de la física, por lo que es importante poner a prueba esta suposición básica usando objetos en distintos lugares, momentos, y condiciones gravitatorias. El hecho de que veamos la gravedad funcionar del mismo modo en nuestro Sistema Solar que en un sistema lejano, ayuda a confirmar que la constante gravitatoria es realmente universal”.

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