La comprensión de Einstein de la gravedad, como se describe en su teoría general de la relatividad, predice que todos los objetos caen al mismo ritmo, independientemente de su masa o composición. Esta teoría ha pasado prueba tras prueba aquí en la Tierra, pero, ¿sigue siendo cierto para algunos de los objetos más masivos y densos del universo conocido? un aspecto de la naturaleza conocido como el Principio de Equivalencia Fuerte? Un equipo internacional de astrónomos ha sometido a esta pregunta persistente la prueba más rigurosa de la historia. Sus hallazgos, publicado en la revista Naturaleza , muestran que las percepciones de Einstein sobre la gravedad aún prevalecen, incluso en uno de los escenarios más extremos que puede ofrecer el Universo.

Quita todo el aire y un martillo y una pluma caerán al mismo ritmo, un concepto explorado por Galileo a finales del siglo XVI y célebremente ilustrado en la Luna por el astronauta del Apolo 15 David Scott.

Aunque es un cimiento de la física newtoniana, se necesitó la teoría de la gravedad de Einstein para expresar cómo y por qué esto es así. Hasta la fecha, Las ecuaciones de Einstein han pasado todas las pruebas, desde cuidadosos estudios de laboratorio hasta observaciones de planetas en nuestro sistema solar. Pero las alternativas a la teoría de la relatividad general de Einstein predicen que los objetos compactos con una gravedad extremadamente fuerte, como estrellas de neutrones, caen un poco diferente a los objetos de menor masa. Esa diferencia estas teorías alternativas predicen, sería debido a la llamada energía de enlace gravitacional de un objeto compacto, la energía gravitacional que lo mantiene unido.

En 2011, El Green Bank Telescope (GBT) de la National Science Foundation (NSF) descubrió un laboratorio natural para probar esta teoría en condiciones extremas:un sistema de estrella triple llamado PSR J0337 + 1715, ubicado alrededor de 4, 200 años luz de la Tierra. Este sistema contiene una estrella de neutrones en una órbita de 1,6 días con una estrella enana blanca, y el par en una órbita de 327 días con otra enana blanca más lejos.

"Este es un sistema estelar único, "dijo Ryan Lynch del Observatorio Green Bank en Virginia Occidental, y coautor del artículo. "No conocemos otros que se le parezcan. Eso lo convierte en un laboratorio único en su tipo para poner a prueba las teorías de Einstein".

Desde su descubrimiento, el sistema triple ha sido observado regularmente por el GBT, el radiotelescopio de síntesis Westerbork en los Países Bajos, y el Observatorio de Arecibo de la NSF en Puerto Rico. El GBT ha pasado más de 400 horas observando este sistema, tomando datos y calculando cómo se mueve cada objeto en relación con el otro.

¿Cómo pudieron estos telescopios estudiar este sistema? Esta estrella de neutrones en particular es en realidad un púlsar. Muchos púlsares giran con una consistencia que rivaliza con algunos de los relojes atómicos más precisos de la Tierra. "Como uno de los radiotelescopios más sensibles del mundo, el GBT está preparado para captar estos débiles pulsos de ondas de radio para estudiar la física extrema, Lynch dijo. La estrella de neutrones en este sistema pulsa (gira) 366 veces por segundo.

"Podemos dar cuenta de cada pulso de la estrella de neutrones desde que comenzamos nuestras observaciones, ", dijo Anne Archibald de la Universidad de Amsterdam y el Instituto Holandés de Radioastronomía y autora principal del artículo." Podemos decir su ubicación a unos pocos cientos de metros. Esa es una pista realmente precisa de dónde ha estado la estrella de neutrones y hacia dónde se dirige ".

Si las alternativas a la imagen de la gravedad de Einstein fueran correctas, entonces la estrella de neutrones y la enana blanca interior caerían cada una de manera diferente hacia la enana blanca exterior. "La enana blanca interior no es tan masiva ni compacta como la estrella de neutrones, y por lo tanto tiene menos energía de enlace gravitacional, "dijo Scott Ransom, un astrónomo del Observatorio Nacional de Radioastronomía en Charlottesville, Virginia, y coautor del artículo.

Mediante observaciones meticulosas y cálculos cuidadosos, el equipo pudo probar la gravedad del sistema utilizando solo los pulsos de la estrella de neutrones. Descubrieron que cualquier diferencia de aceleración entre la estrella de neutrones y la enana blanca interior es demasiado pequeña para detectarla.

"Si hay una diferencia, no es más de tres partes en un millón, ", dijo la coautora Nina Gusinskaia de la Universidad de Amsterdam. Esto impone graves limitaciones a cualquier teoría alternativa a la relatividad general.

Este resultado es diez veces más preciso que la mejor prueba de gravedad anterior, haciendo que la evidencia del Principio de Equivalencia Fuerte de Einstein sea mucho más sólida. "Siempre buscamos mejores mediciones en nuevos lugares, por lo que nuestra búsqueda para aprender sobre nuevas fronteras en nuestro Universo continuará, "concluyó Ransom.