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Un raro trío de estrellas pone a prueba la teoría de la relatividad

Sistema estelar triple

La estrella púlsar (a la izquierda) es orbitada por una enana blanca caliente (en el centro), y estas dos son orbitadas por una enana blanca más fría y lejana (a la derecha).

Un equipo internacional de astrónomos descubrió un extraño sistema estelar triple que podría revelar la verdadera naturaleza de la gravedad.

En un espacio más pequeño que el que abarca la órbita de la Tierra alrededor del sol, se agrupan un púlsar y dos enanas blancas.

Y las órbitas inusualmente cercanas de este trío permiten estudiar con precisión los efectos de la gravedad, algo que podría despejar algunas de las dificultades de las teorías de Einstein.

Los detalles del hallazgo se publican en la revista Nature y se presentarán en la 223ª Reunión de la Sociedad Astronómica de Estados Unidos.

"Este triple sistema nos ofrece un laboratorio cósmico natural mucho mejor que cualquier cosa encontrada antes para aprender exactamente cómo funcionan estos sistemas de tres cuerpos y, potencialmente, detectar problemas con la relatividad general que los físicos esperan ver en condiciones extremas", dijo Scott Ransom, investigador del Observatorio Nacional de Radio Astronomía de EE.UU. (NRAO) en Charlottesville, Virginia, y uno de los autores de este trabajo.

"Este es un sistema fascinante en muchos sentidos, y eso incluye lo que debe haber sido una historia de formación completamente loca".

"Tenemos mucho trabajo por delante para poder entenderlo por completo".

Nueva teoría de la gravedad

Telescopio de Green Bank en Virginia, Estados Unidos

El Telescopio de Green Bank tiene 100m de ancho, y es el radiotelescopio completamente dirigible más grande del mundo.

Los púlsares emiten chorros de radiación (pulsos) como si fueran faros que barren rápidamente el espacio a medida que la estrella gira sobre su eje.

Se forman después de que el colapso de una supernova convierte una estrella fundida en una bola de neutrones altamente magnetizada.

Gracias al Telescopio Green Bank (GBT, por sus siglas en inglés), los astrónomos descubrieron un púlsar a 4.200 años luz de la Tierra que gira cerca de 366 veces por segundo.

Los cuerpos que giran a esas velocidades se conocen como púlsares de milisegundos y son utilizados por los científicos como herramientas de precisión para estudiar efectos gravitacionales y otros fenómenos.

Sucesivas observaciones mostraron que el púlsar está en una órbita cercana con una enana blanca, y este par está en órbita con otra enana blanca más lejana.

Los sistemas de tres cuerpos son objetos de estudio muy apreciados porque permiten poner a prueba teorías de la gravedad conflictivas.

Pero hasta ahora, el único sistema triple conocido con un púlsar era uno con un planeta como compañero exterior, que causa sólo débiles interacciones gravitatorias.

"Este es el primer púlsar de milisegundos hallado en un sistema de este tipo, y reconocimos enseguida que es una oportunidad enorme para estudiar los efectos y la naturaleza de la gravedad", dijo Ransom.

"Las perturbaciones gravitacionales impuestas a cada miembro de este sistema por los otros son extremadamente puras y fuertes".

Al determinar el ritmo de llegada de los pulsos, los científicos pudieron calcular la geometría del sistema y la masa de las estrellas.

"Una desviación indicaría una ruptura de la relatividad general y apuntaría hacia una nueva y correcta teoría de la gravedad."

Ingrid Stairs, astrónoma de la Universidad de Columbia Británica, Canadá

La enana blanca compañera interior del púlsar tiene un período orbital de menos de dos días, mientras que el de la estrella exterior es de casi un año.

El trío ofrece a los investigadores la mejor opción hasta ahora para observar violaciones al Principio de Equivalencia descrito por Albert Einstein, que sostiene que el efecto de la gravedad en un cuerpo no depende de la naturaleza o de la estructura interna de ese cuerpo.

Esto fue ilustrado por Galileo cuando arrojó dos bolas de diferente peso desde la Torre de Pisa, y por Dave Scott, comandante de la misión Apolo 15, cuando dejó caer un martillo y una pluma de halcón sobre la superficie de la Luna en 1971.

En lugar de flotar hasta el suelo, la pluma cayó en picada tan rápido como el martillo. Sin la resistencia del aire, los dos objetos tocaron el polvo lunar a la vez.

"Mientras que la teoría de la relatividad general hasta ahora ha sido confirmada por todos los experimentos, no es compatible con la teoría cuántica", dijo Ransom.

"Por esta razón los físicos esperan que falle bajo condiciones extremas".

Determinar con alta precisión el ritmo de los destellos de radiación del púlsar permitirá a los astrónomos buscar desviaciones del principio de equivalencia con una sensibilidad mucho más grande que nunca, según la astrónoma Ingrid Stairs de la Universidad de Columbia Británica, en Canadá.

"Una desviación indicaría una ruptura de la relatividad general y apuntaría hacia una nueva y correcta teoría de la gravedad", dijo Stairs, quien también firma el estudio sobre el prometedor trío estelar.

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