Confirmado: una estrella puede 'arrastrar' el espacio-tiempo a su alrededor

Por primera vez en la historia, observan el efecto de arrastre espaciotemporal predicho por la teoría de la Relatividad General de Einstein.

Mark Myers, OzGrav ARC Centre of Excellence.

La teoría de la relatividad general está repleta de predicciones extrañas sobre cómo los cuerpos masivos afectan el espacio y el tiempo; pero una de las predicciones más extrañas es un efecto conocido como arrastre del espacio-tiempo.

Ahora, un equipo internacional de astrofísicos dirigido por el profesor australiano Matthew Bailes, del Centro de Excelencia ARC de Gravitational Wave Discovery ha mostrado nuevas y emocionantes pruebas de arrastre del espacio-tiempo, observando cómo el giro de una enana blanca tuerce el espacio y el tiempo. El efecto es tan sutil que se midió por primera vez hace solo una década. Los datos, que aportan una evidencia adicional a la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, han sido publicados en la revista Science.


En la relatividad general, la gravedad no es una fuerza. La presencia de una masa dobla el espacio a su alrededor, lo que significa que los objetos que se mueven cerca de dicha masa se desvían de un camino recto. La desviación hace parecer que el objeto está siendo arrastrado hacia la masa como por una fuerza que llamamos gravedad. Cuando una gran masa está girando, el espacio también gira ligeramente en la dirección de rotación. Este efecto es el que se conoce como arrastre.


Así, durante los últimos 20 años, los investigadores han estado utilizando radiotelescopios para rastrear el movimiento de un púlsar, los restos densos de una estrella masiva que se convirtió en supernova, y una enana blanca giratoria. La enana blanca de aproximadamente del tamaño de la Tierra pero aproximadamente 300.000 veces más pesada y un radio pulsar de apenas el tamaño de una ciudad pero 400.000 veces más denso.


El púlsar, denominado PSR J1141–6545, emite un ritmo constante de ondas de radio a medida que gira, y al registrar los tiempos de llegada de esos pulsos, los investigadores son capaces de averiguar cuándo se mueve hacia y desde la Tierra el púlsar. Este par estelar exótico se encuentra a 12.000 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de La Mosca (Musca).

 

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No podemos poner un satélite alrededor de la enana blanca, pero no necesitamos hacerlo. Los púlsares son relojes increíblemente precisos, que emiten ondas de radio desde sus polos magnéticos a intervalos precisos, como hemos comentado. El equipo utilizó esta veintena de años de datos de radio para medir cambios sutiles en la órbita del púlsar.


"Con la ayuda de relojes atómicos, pudimos realizar mediciones muy precisas de los tiempos de llegada de las señales de púlsar en los radiotelescopios Parkes y UTMOST", comentó Vivek Venkatraman Krishnan, del Instituto Max Planck de Radioastronomía y líder del trabajo.


Según la relatividad general, cualquier masa giratoria arrastra el espacio-tiempo con ella. Y así es. Un giro en la estructura del espacio-tiempo, predicho por la teoría de la relatividad general está causando que la órbita de un cadáver estelar se tambalee alrededor de otro cadáver estelar. Y este evento está ayudando a los astrónomos a reconstruir los últimos días de estas dos estrellas muertas hace mucho tiempo.

El movimiento de estas estrellas habría dejado perplejos a los astrónomos de la época de Isaac Newton, ya que claramente se mueven en un espacio-tiempo deformado, y requieren de la teoría general de la relatividad de Einstein para explicar sus trayectorias.

 

 

La enana blanca y el púlsar orbitan entre sí cada cinco horas, por lo que el arrastre es bastante débil, a pesar del tamaño de la estrella. Aún así, en el transcurso de 20 años, los astrofísicos estimaron que la órbita del púlsar habría derivado unos 150 kilómetros.

"Las observaciones del púlsar J1141-6545 muestran una desviación tal que, después de cálculos detallados y descartando una gama de posibles errores experimentales, se confirmó que era causada por un cambio en su orientación orbital", aclaró Willem van Straten, coautor del estudio. También descubrieron que la enana blanca gira sobre su eje cada 100 segundos, confirmando la hipótesis del momento de su formación.


Es curioso, porque lo normal sería que la supernova explotara y luego el progenitor de la enana blanca arrojara gas al púlsar después de la explosión, alineando el giro a la órbita. Pero en este caso, ha sucedido completamente lo contrario: el progenitor del púlsar fue el que arrojó gas sobre la enana blanca y luego tuvo lugar la supernova.

 


Referencia: V. Venkatraman Krishnan el al., "Lense–Thirring frame dragging induced by a fast-rotating white dwarf in a binary pulsar system," Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aax7007

 

Sarah Romero

Sarah Romero

Fagocito ciencia ficción en todas sus formas. Fan incondicional de Daneel Olivaw y, cuando puedo, terraformo el planeta rojo o cazo cylons. Hasta que viva en Marte puedes localizarme por aquí.

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