Visualización del nuevo medidor desarrollado para probar las predicciones de las teorías de la gravedad modificadas frente a la medición del tamaño de la sombra de M87. Crédito:D. Psaltis, UArizona; Colaboración EHT
La teoría de la relatividad general de Einstein, la idea de que la gravedad es materia que deforma el espacio-tiempo, ha resistido más de 100 años de escrutinio y pruebas. incluida la prueba más reciente de la colaboración Event Horizon Telescope, publicado hoy en el último número de Cartas de revisión física .
Según los hallazgos, La teoría de Einstein se ha vuelto 500 veces más difícil de superar.
A pesar de sus éxitos, La teoría robusta de Einstein sigue siendo matemáticamente irreconciliable con la mecánica cuántica, la comprensión científica del mundo subatómico. Probar la relatividad general es importante porque la teoría última del universo debe abarcar tanto la gravedad como la mecánica cuántica.
"Esperamos que una teoría completa de la gravedad sea diferente de la relatividad general, pero hay muchas formas de modificarlo. Descubrimos que cualquiera que sea la teoría correcta, no puede ser significativamente diferente de la relatividad general cuando se trata de agujeros negros. Realmente redujimos el espacio de posibles modificaciones, "dijo el profesor de astrofísica de UArizona Dimitrios Psaltis, quien hasta hace poco era el científico del proyecto de la colaboración Event Horizon Telescope. Psaltis es el autor principal de un nuevo artículo que detalla los hallazgos de los investigadores.
"Esta es una nueva forma de probar la relatividad general utilizando agujeros negros supermasivos, "dijo Keiichi Asada, miembro del consejo científico de EHT y experto en observaciones de radio de agujeros negros para el Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica.
Simulación del agujero negro M87 que muestra el movimiento del plasma mientras gira alrededor del agujero negro. El anillo delgado y brillante que se puede ver en azul es el borde de lo que llamamos la sombra del agujero negro. Crédito:L. Medeiros; C. Chan; D. Psaltis; F. Özel; UArizona; IAS.
Para realizar la prueba, el equipo utilizó la primera imagen jamás tomada del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia cercana M87 obtenida con el EHT el año pasado. Los primeros resultados habían demostrado que el tamaño de la sombra del agujero negro era consistente con el tamaño predicho por la relatividad general.
"En ese tiempo, no pudimos hacer la pregunta opuesta:¿Qué tan diferente puede ser una teoría de la gravedad de la relatividad general y aún así ser consistente con el tamaño de la sombra? ", dijo Pierre Christian, miembro de UArizona Steward Theory. observaciones con el fin de seleccionar algunas de las alternativas ".
El equipo hizo un análisis muy amplio de muchas modificaciones a la teoría de la relatividad general para identificar la característica única de una teoría de la gravedad que determina el tamaño de la sombra de un agujero negro.
"De este modo, ahora podemos señalar si alguna alternativa a la relatividad general está de acuerdo con las observaciones del Event Horizon Telescope, sin preocuparte por otros detalles, "dijo Lia Medeiros, becaria postdoctoral en el Instituto de Estudios Avanzados que ha sido parte de la colaboración de EHT desde su época como estudiante graduada de UArizona.
El equipo se centró en la gama de alternativas que habían superado todas las pruebas anteriores en el sistema solar.
Ilustración de las diferentes fuerzas de los campos gravitacionales probados por cosmológica, pruebas del sistema solar y del agujero negro. Crédito:D. Psaltis, UArizona; NASA / WMAP; ESA / Cassini; Colaboración EHT
"Con el medidor que desarrollamos, Demostramos que el tamaño medido de la sombra del agujero negro en M87 reduce el margen de maniobra para las modificaciones de la teoría de la relatividad general de Einstein en casi un factor de 500, en comparación con pruebas anteriores en el sistema solar, "dijo el profesor de astrofísica de UArizona Feryal Özel, miembro senior de la colaboración EHT. "Muchas formas de modificar la relatividad general fallan en esta nueva y más estricta prueba de sombras de agujeros negros".
"Las imágenes de agujeros negros proporcionan un ángulo completamente nuevo para probar la teoría de la relatividad general de Einstein, "dijo Michael Kramer, director del Instituto Max Planck de Radioastronomía y miembro colaborador del EHT.
"Junto con las observaciones de ondas gravitacionales, esto marca el comienzo de una nueva era en la astrofísica de los agujeros negros, "Dijo Psaltis.
Probar la teoría de la gravedad es una búsqueda en curso:¿Son las predicciones de la relatividad general para varios objetos astrofísicos lo suficientemente buenas como para que los astrofísicos no se preocupen por las posibles diferencias o modificaciones de la relatividad general?
"Siempre decimos que la relatividad general pasó todas las pruebas con gran éxito, si tuviera un centavo por cada vez que escuché eso, "Özel dijo." Pero es cierto, cuando haces ciertas pruebas, no ves que los resultados se desvían de lo que predice la relatividad general. Lo que estamos diciendo es que si bien todo eso es correcto, por primera vez tenemos un indicador diferente con el que podemos hacer una prueba que es 500 veces mejor, y ese indicador es el tamaño de la sombra de un agujero negro ".
Próximo, el equipo de EHT espera imágenes de mayor fidelidad que serán capturadas por la gama ampliada de telescopios, que incluye el telescopio de Groenlandia, el telescopio de 12 metros en Kitt Peak cerca de Tucson, y el Observatorio Northern Extended Millimeter Array en Francia.
"Cuando obtenemos una imagen del agujero negro en el centro de nuestra propia galaxia, entonces podemos restringir aún más las desviaciones de la relatividad general, ", Dijo Özel.
¿Seguirá Einstein en lo cierto? ¿luego?
