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Artículo publicado por Barbara Kennedy el 4 de enero de 2016 en Penn State News

Una nueva forma de poner a prueba uno de los principios básicos subyacentes a la teoría general de la relatividad de Einstein es usar breves estallidos de unas raras señales de radio procedentes del espacio, conocidas como Fast Radio Bursts (Estallidos Rápidos de Radio – FRBs por sus siglas en inglés), y es de 10 a 100 veces mejor que los métodos anteriores de prueba, que usaban estallidos de rayos gamma, de acuerdo con un artículo publicado en la revista Physical Review Letters. El artículo recibió una mención adicional como “Sugerencia del Editor” debido a “su particular importancia, innovación, y amplio interés”, de acuerdo con el editor de la revista.

Einstein

Albert Einstein

El nuevo método está considerado como un significativo tributo a Einstein en el centésimo aniversario de su formulación del Principio de Equivalencia, que es un componente clave de la teoría general de la relatividad de Einstein. Más generalmente, también es un componente clave de la idea de que la geometría del espacio-tiempo está curvada por la masa de galaxias, estrellas, planetas y otros objetos.

Los FRBs son estallidos de energía muy breves, apenas duran unos milisegundos. Hasta el momento, sólo se habían detectado en la Tierra apenas una docena de FRB. Parecen estar provocados por misteriosos eventos más allá de nuestra galaxia de la Vía Láctea y, posiblemente, más allá del Grupo Local de galaxias que incluye a la Vía Láctea. La nueva técnica será importante para analizar las abundantes observaciones de FRBs que los observatorios avanzados de radio, actualmente en proceso de planificación, esperan detectar.

“Con una abundante información observacional en el futuro, podemos lograr una mejor comprensión de la naturaleza física de los FRBs”, señala Peter Mészáros, que ostenta la Cátedra Eberly Family en Astronomía y Astrofísica y es Profesor de Física en la Universidad Estatal de Pennsylvania, autor senior del artículo de investigación. Al igual que otras formas de radiación electromagnética, que incluye la luz visible, los FRBs viajan por el espacio como ondas de partículas fotónicas. El número de crestas de onda que llegan desde los FRBs cada segundo, su frecuencia, está en el mismo rango que las señales de radio. “Cuando unos detectores más potentes nos proporcionen unas observaciones mejores”, apunta Mészáros, “también podremos usar los FRBs como un método de sondeo de las galaxias que los albergan, del espacio entre las galaxias, de la estructura de la red cósmica del universo, y como una prueba de la física fundamental”.

El impacto de usar el nuevo método de FRBs se espera que aumente conforme se observen más estallidos, y si puede establecerse un origen más sólidamente. “Si se demuestra que los FRBs se originan fuera de la Vía Láctea, y su distancia puede medirse con precisión, proporcionarán una nueva y potente herramienta para poner a prueba el Principio de Equivalencia de Einstein y para extender el rango de energías probado hasta las frecuencias de la banda de radio”, explica Mészáros.

El Principio de Equivalencia de Einstein requiere que dos fotones de distintas frecuencias, emitidos a la vez desde la misma fuente, y viajando a través de los mismos campos gravitatorios, lleguen a la Tierra exactamente al mismo tiempo. “Si el Principio de Equivalencia de Einstein es correcto, cualquier retraso que pudiese darse entre estos dos fotones no se debería a los campos gravitatorios por los que pasan a lo largo de su viaje, sino que se debería a otros efectos físicos”, señala Mészáros. “Midiendo la diferencia de tiempo con la que llegan dos fotones de distinta frecuencia, podemos poner a prueba lo bien que se cumple el Principio de Equivalencia de Einstein”.

Más específicamente, Mészáros comenta que la prueba que él y sus coautores desarrollaron, implica  un análisis de cuánta curvatura del espacio experimentaron los fotones debido a los objetos masivos que encontraron a lo largo o cerca de su camino por el espacio. Apunta que: “Nuestra prueba del Principio de Equivalencia de Einstein usando FRBs consiste en comprobar cuánto difiere un parámetro – el parámetro gamma – para los dos fotones con distintas frecuencias”.

Mészáros dijo que el análisis de su equipo de investigación de menos de una docena de FRBs detectados recientemente “mejora en uno o dos órdenes de magnitud los mejores límites anteriormente establecidos sobre la precisión del Principio de Equivalencia de Einstein”, que se basaron en rayos gamma y fotones de otras energías procedentes de una explosión de supernova de 1987, la supernova 1987A. “Nuestro análisis usando frecuencias de radio demuestra que el Principio de Equivalencia de Einstein se mantienen en una parte en cien millones”, apunta Mészáros. “Este resultado es un significativo tributo a la teoría de Einstein, en el centésimo aniversario de su formulación”.

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