La teoría de la relatividad general de Einstein se ha confirmado una vez más, esta vez en el tambaleo de un púlsar a 25,000 años luz de la Tierra. Durante 14 años, los astrónomos observaron la estrella de neutrones giratoria PSR J1906 + 0746.
¿Su meta? Para estudiar la oscilación, o precesión, de dos púlsares mientras se orbitan entre sí, un fenómeno raro predicho por la relatividad general.
Los astrónomos, dirigidos por Gregory Desvignes del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, publicaron sus resultados en la edición del 6 de septiembre de la revista Science. Sus hallazgos podrían ayudar a estimar el número de estos llamados púlsares binarios en nuestra galaxia y la tasa de fusiones de estrellas de neutrones, que podrían producir ondas gravitacionales (también predichas por la relatividad) que se pueden observar en la Tierra.
Los pulsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y emiten chorros de partículas cargadas desde sus polos magnéticos. Los campos magnéticos intensos aceleran las partículas a casi la velocidad de la luz, creando haces de ondas de radio que brillan en el espacio como faros cósmicos. Con una precisión similar a la de un reloj, los púlsares giran hasta miles de veces por segundo, creando un pulso predecible cuando los rayos se extienden por la Tierra. Los núcleos compactos de las estrellas muertas acumulan más masa que nuestro sol en el espacio de una ciudad y son los objetos más compactos del universo, sujetos de prueba ideales para la teoría de la relatividad general.
"Pulsars puede proporcionar pruebas de gravedad que no se pueden hacer de otra manera", dijo en un comunicado la coautora del estudio Ingrid Stairs, de la Universidad de Columbia Británica en Vancouver. "Este es un ejemplo más hermoso de tal prueba".
La relatividad general, que Albert Einstein formuló por primera vez en 1915, describe cómo la materia y la energía deforman el tejido del espacio-tiempo para crear la fuerza de la gravedad. Los objetos densos masivos, como los púlsares, pueden doblar dramáticamente el espacio-tiempo. Si dos púlsares se encuentran orbitando entre sí, la relatividad general predice que pueden crear una ligera oscilación a medida que giran, como una parte superior que gira lentamente. Esta consecuencia de la gravedad se llama precesión de giro relativista.
Cuando los astrónomos descubrieron PSR J1906 + 0746 en 2004, parecía casi cualquier otro púlsar, con dos haces definidos y polarizados visibles en cada rotación. Pero, cuando la estrella de neutrones se observó por segunda vez años después, solo apareció un rayo. Examinando las observaciones de 2004 a 2018, el equipo de Desevignes determinó que la desaparición del rayo fue causada por la precesión del púlsar.
Utilizando los 14 años de datos, desarrollaron un modelo que abarca 50 años y que predice con precisión la desaparición y reaparición de ambos haces desde la precesión. Cuando compararon el modelo con la observación, la tasa de precesión coincidió, con solo un 5% de incertidumbre. Los datos estaban en perfecto acuerdo con la teoría de Einstein.
"El experimento nos llevó mucho tiempo completarlo", dijo en un comunicado Michael Kramer, director del departamento de investigación de Física Fundamental en Radioastronomía del Instituto Max Planck. "Ser paciente y diligente realmente ha valido la pena".
