Una colaboración internacional de científicos ha registrado la confirmación más precisa hasta la fecha de una de las piedras angulares de la teoría de la relatividad general de Einstein, "la universalidad de la caída libre".

La nueva investigación muestra que la teoría es válida para objetos fuertemente autogravitantes como las estrellas de neutrones. Usando un radiotelescopio, Los científicos pueden observar con mucha precisión la señal producida por los púlsares, un tipo de estrella de neutrones y probar la validez de la teoría de la gravedad de Einstein para estos objetos extremos. En particular, el equipo analizó las señales de un púlsar llamado "PSR J0337 + 1715 'registrado por el gran radiotelescopio de Nançay, ubicado en el corazón de Sologne (Francia).

El principio de universalidad de la caída libre establece que dos cuerpos caídos en un campo gravitacional experimentan la misma aceleración independientemente de su composición. Esto fue demostrado por primera vez por Galileo, quien es famoso por haber dejado caer objetos de diferentes masas desde lo alto de la torre de Pisa para verificar que ambos llegan al suelo simultáneamente.

Este principio también está en el corazón de la teoría de la relatividad general de Einstein. Sin embargo, algunas pistas como la inconsistencia entre la mecánica cuántica y la relatividad general, o el enigma del dominio de la materia oscura y la energía oscura en la composición del Universo, han llevado a muchos físicos a creer que la relatividad general podría no ser, después de todo, la última teoría de la gravedad.

Las observaciones de Pulsar J0337 + 1715, que es una estrella de neutrones con un núcleo estelar 1,44 veces la masa del Sol que se ha colapsado en una esfera de solo 25 km de diámetro, muestra que orbita dos estrellas enanas blancas que tienen un campo de gravedad mucho más débil. Los resultados, publicado hoy en la revista Astronomía y Astrofísica , demostrar que la universalidad del principio de caída libre es correcta.

El Dr. Guillaume Voisin de la Universidad de Manchester, que dirigió la investigación, dijo:"El púlsar emite un haz de ondas de radio que atraviesa el espacio. En cada giro, esto crea un destello de luz de radio que se registra con alta precisión por el radiotelescopio de Nançay. A medida que el púlsar se mueve en su órbita, el tiempo de llegada de la luz a la Tierra cambia. Es la medición precisa y el modelado matemático, hasta una precisión de nanosegundos, de estos tiempos de llegada que permite a los científicos inferir con exquisita precisión el movimiento de la estrella.

"Sobre todo, es la configuración única de ese sistema, similar al sistema Tierra-Luna-Sol con la presencia de un segundo compañero (que juega el papel del Sol) hacia el cual las otras dos estrellas 'caen' (órbita) que ha permitido realizar una versión estelar del famoso experimento de Galileo de Pisa. torre. Dos cuerpos de diferente composición caen con la misma aceleración en el campo gravitacional de un tercero ".

"El púlsar emite un haz de ondas de radio que atraviesa el espacio. En cada giro, esto crea un destello de luz de radio que se registra con alta precisión por el radiotelescopio de Nançay. A medida que el púlsar se mueve en su órbita, el tiempo de llegada de la luz a la Tierra cambia. Es la medición precisa y el modelado matemático, hasta una precisión de nanosegundos, de estos tiempos de llegada que permite a los científicos inferir con exquisita precisión el movimiento de la estrella, "dice el Dr. Guillaume Voisin.

Las mediciones fueron registradas por un equipo colaborativo de la Universidad de Manchester, Observatorio de París — PSL, el CNRS francés y el LPC2E (Orleans, Francia), y el Instituto Max Planck de Radioastronomía. El púlsar orbita dos estrellas enanas blancas, uno de los cuales orbita el púlsar en sólo 1,6 días a una distancia unas 10 veces más cercana al púlsar que el planeta Mercurio del Sol. Este sistema binario, un poco como la Tierra y la Luna en el sistema solar, órbitas con una tercera estrella, una enana blanca del 40% de la masa del Sol, ubicado un poco más lejos que la distancia que separa el sistema Tierra-Luna del Sol.

En el sistema solar El experimento de medición de distancia por láser lunar ha permitido verificar que tanto la Luna como la Tierra se ven afectadas de manera idéntica por el campo gravitatorio del Sol, como predice la universalidad de la caída libre (el movimiento orbital es una forma de caída libre). Sin embargo, se sabe que algunas desviaciones de la universalidad pueden ocurrir solo para objetos fuertemente autogravitantes, como las estrellas de neutrones, es decir, objetos cuya masa está formada significativamente por su propia energía gravitacional gracias a la famosa relación de Einstein E =mc2. El nuevo experimento de púlsar llevado a cabo por el equipo llena el vacío dejado por las pruebas del sistema solar donde ningún objeto es fuertemente autogravitante. ni siquiera el sol.

El equipo ha demostrado que el campo de gravedad extrema del púlsar no puede diferir en más de 1,8 partes por millón (con un nivel de confianza del 95%) de la predicción de la relatividad general. Este resultado es la confirmación más precisa de que la universalidad de la caída libre es válida incluso en presencia de un objeto cuya masa se debe en gran medida a su propio campo de gravedad. apoyando así aún más la teoría de la relatividad general de Einstein.

El papel, "Una prueba mejorada del principio de equivalencia fuerte con el púlsar en un sistema de estrella triple, "por Voisin et al, se publica en Astronomía y Astrofísica .