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Cientistas buscam medir as distorções do tempo para comprovar se a teoria da relatividade de Einstein pode explicar a matéria escura e aceleração da expansão do universo. Omar Kardoudi para El Confidencial:
Un
equipo de científicos asegura haber desarrollado una serie de
experimentos que les ayudarán a corroborar o descartar la famosa teoría
de la relatividad general de Albert Einstein y lo que pensamos sobre la
materia oscura y la expansión del universo.
Einstein
presentó su teoría de la relatividad general en 1915 y desde entonces
se ha convertido en nuestra mejor manera de explicar los efectos de la
gravedad a escala cósmica. Sin embargo, la teoría sigue generando dudas
entre la comunidad científica por su encaje con fenómenos como la
materia y la energía oscuras, que representan alrededor del 95% de la
energía y la materia presente en el universo y que siguen siendo uno de
los grandes misterios de la física.
Para
intentar arrojar luz sobre este tema, un equipo internacional de
científicos ha propuesto una serie de experimentos que comparten un
método inédito hasta ahora y que han publicado recientemente en la
revista Nature Astronomy.
"[Anteriormente] sólo sabíamos medir la velocidad de los objetos
celestes y la suma de la distorsión del tiempo y el espacio", explica
Camille Bonvin, autora principal del estudio y profesora asociada de la
Universidad de Ginebra, en declaraciones para Live Science. Aunque ahora, dice, "hemos desarrollado un método para acceder a esta medida adicional y es la primera vez [que eso ocurre]".
Cómo funciona
La
teoría de la relatividad general sostiene que la gravedad es el
resultado de la deformación del tejido del espacio y el tiempo debido a
la presencia de una masa. El tiempo, propone Einstein, transcurre más
despacio cerca de un objeto masivo que en el vacío del espacio, lo que
se conoce como distorsión temporal.
Los objetos masivos distorsionan el espacio-tiempo.
"La
distorsión del tiempo existe en todas las teorías modernas de la
gravedad", afirma Bonvin. "Sin embargo, la amplitud de la distorsión
temporal, cuánto ralentiza el tiempo debido a la presencia de un objeto
masivo, varía de una teoría a otra".
Lo
que proponen ahora los investigadores para medir esa distorsión
temporal es calcular el cambio en la frecuencia en la luz que emite un
objeto cuando se aleja de nosotros, lo que se conoce como corrimiento al
rojo. Lo innovador ahora, dicen, es que su técnica mide el corrimiento
al rojo que se produce cuando la luz intenta salir de un pozo
gravitatorio, el hundimiento en el espacio-tiempo creado por un objeto
masivo. Este es un enfoque novedoso que puede explicar tanto la
naturaleza de la materia oscura como la expansión del universo.
"Este
ascenso cambia la frecuencia de la luz porque el tiempo transcurre a
diferente velocidad dentro y fuera del pozo gravitatorio. Como
consecuencia, el color de la luz cambia y se desplaza hacia el rojo.
Midiendo el corrimiento al rojo gravitacional, obtenemos una medida de
la distorsión del tiempo", explica Bonvin. "La distorsión del tiempo que
predice la relatividad general ya se ha medido con gran precisión a
pequeñas distancias. Se ha medido en aviones que vuelan alrededor de la
Tierra, en estrellas de nuestra galaxia y también en cúmulos de
galaxias. Proponemos un método para medir la distorsión del tiempo a
distancias muy grandes".
Las teorías de Einstein y Euler a prueba
Para
Einstein, las distorsiones del tiempo y del espacio son iguales, aunque
otras teorías sobre la gravedad apuntan a que eso no es siempre así. La
nueva técnica, dicen sus creadores, puede medir la distorsión del
tiempo y compararla con la distorsión del espacio, lo que les permitirá
comprobar la validez de lo que propone la teoría de la relatividad
general.
Representación de la expansión del Universo.
El
equipo también cree que el nuevo método podría poner a prueba otra de
las principales teorías actuales sobre el cosmos, la fórmula de Euler,
que permite calcular el movimiento de las galaxias. Las técnicas de
medición de la distorsión del tiempo que proponen Bonvin y su equipo
podrían demostrar si la materia oscura obedece a la ecuación de Euler,
como proponen estudios anteriores.
"Nunca
hemos observado directamente una partícula de materia oscura. Sólo
hemos sentido su presencia gravitatoriamente", afirma Bonvin. "En
consecuencia, no sabemos si la materia oscura obedece a la ecuación de
Euler. Es muy posible que la materia oscura se vea afectada por fuerzas o
interacciones adicionales en nuestro universo, además de la gravedad.
Si este es el caso, entonces la materia oscura no obedecerá la ecuación
de Euler".
Un enorme laboratorio cósmico
Los
investigadores llevarán a cabo sus experimentos usando tres
herramientas. La primera es el Dark Energy Spectroscopic Instrument
(DESI), situado en Arizona, EEUU, que lleva ya cinco años recibiendo y
procesando datos para intentar medir el efecto de la energía oscura en
la expansión del universo. El segundo es el telescopio espacial EUCLID,
que lanzará este mismo mes la Agencia Espacial Europea (ESA) y que busca
cartografiar la geometría del Universo para intentar comprender la
naturaleza de la materia y energía oscuras. Finalmente, la tercera
herramienta que usarán será el radiotelescopio gigante SKA (Square
Kilometre Array), situado en Sudáfrica y Australia, que se estima estará
finalizado entre 2028 o 2029.
"Esto nos permitirá descubrir si existen en el Universo nuevas fuerzas o materia que violen estas dos teorías", explica para The Debrief, Levon Pogosian, coautor del estudio y profesor del Departamento de Física de la Universidad Simon Fraser de Canadá.
El DESI está instalado en el Telescopio Nicholas U. Mayall del Observatorio Nacional de Kitt Peak, en Tucson, Arizona.
Los
investigadores ya han probado con éxito su modelo en los catálogos
sintéticos de galaxias y ahora comenzarán a trabajar con los primeros
datos suministrados por DESI. El equipo se muestra optimista y considera
que sea cual sea el resultado de sus experimentos dará resultados
significativos y pueden incluso encontrar algo nunca visto hasta ahora.
"Si
la distorsión del tiempo (que medimos con estas herramientas) no es
igual a la suma del tiempo y el espacio -es decir, el resultado
producido por la teoría de la relatividad general-, esto significa que
el modelo de Einstein no funciona", explican los investigadores. "Si la
distorsión temporal no se corresponde con la velocidad de las galaxias
calculada con la ecuación de Euler, significa que esta última no es
válida".
Postado há 3 weeks ago por Orlando Tambosi
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