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| El gran Albert Einstein. |
Desde que Albert Einstein publicara en 1915 su famosa Teoría de la Relatividad General, han sido numerosas las ocasiones en que ésta ha sido puesta a prueba de manera experimental, coincidiendo en todas ellas los datos teóricos con las observaciones realizadas.
La teoría de la Relatividad General es, a grandes rasgos, una ampliación de la Teoría Newtoniana en presencia de objetos masivos. Lo que predice es que estos objetos deforman o curvan el tejido del espacio-tiempo obligando al resto de objetos a seguir una trayectoria en un espacio curvado. Esto implica que cualquier objeto afectado por esta deformación del espacio-tiempo ve desviada su trayectoria.
Así, uno de los primeros experimentos fue propuesto por el propio Einstein. Consistia en observar una estrella en dos momentos distintos siendo uno de ellos cuando su luz pasa cerca del Sol, ya que al ser este un objeto de gran masa, tendría que desviar la trayectoria de los fotones que forman la luz. De esta manera se puede comparar la posición de la estrella en ambas situaciones y comprobar si su trayectoria ha sido desviada por esta curvatura. La única manera de poder observar la luz de la estrella desde la Tierra cuando pasaba cerca del Sol y podía verse afectada por este era aprovechando un eclipse total, para que la luz del Sol no impidiera ver la estrella.
Comparando ambas posiciones aparentes se puede medir el ángulo de desviación, no sin dificultad y confirmar de esta manera si la teoría es correcta.
El primer intento se produjo ya en 1912 a cargo de una expedición argentina que lo intentó mediante la observación de un eclipse en Brasil, pero el tiempo no acompañó y el eclipse no pudo verse debido a la presencia de nubes.
Dos años más tarde, en 1914, una nueva expedición a cargo de un equipo de alemanes lo intentó en Crimea. Esta vez fue la declaración de guerra entre Alemania y Rusia la que frustró los planes y los expedicionarios se vieron obligados a retirarse sin poder observar el eclipse.
En los años sucesivos la Primera Guerra Mundial impediria cualquier intento.
Finalizada ya la contienda, en 1919 partieron dos grupos británicos con el objetivo de poder observar el eclipse que se produciría el 29 de Mayo de ese año. Un grupo se dirigió a Brasil al mando de Andrew Crommelin y el segundo grupo comandado por sir Arthur Eddington se situó en una isla enfrente de la Guinea Española. Por fín se pudo realizar la observación, esta vez nada se interpuso, ni las nubes meteorológicas ni las nubes de la guerra.
Tras meses de estudio de las fotografías realizadas por ambos grupos, en una sesión científica que se realizó en Noviembre de ese mismo año en Londres, Crommelin y Eddington pudieron anunciar con un margen de error de un 30% que la desviación predicha por Einstein había sido confirmada experimentalmente. La luz de la estrella se veia afectada por la deformación del espacio debido a la presencia de un objeto masivo (el Sol en este caso) del mismo modo que una canica desviaría su trayectoria sobre una cama si nos sentáramos sobre ella y deformáramos el plano por el que se estaba moviendo. En este ejemplo realmente partimos de un espacio bidimensional mientras que en el espacio nos movemos en tres dimensiones espaciales, pero es una simplificación para poder visualizarlo.
Einstein comentó que la noticia de la confirmación de su teoría le produjo taquicardias, cosa perfectamente comprensible ya que a día de hoy nos las sigue produciendo, a mí por lo menos, la idea de poder comprobar mediante la observación una idea tan rompedora y provocadora como que el espacio-tiempo pueda curvarse y deformarse por la presencia de un objeto de gran tamaño.
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| Curvatura del espacio por un objeto masivo. |
Posteriores observaciones han seguido confirmando la teoría reduciendo el margen de error hasta un 10%. Actualmente los astrónomos en vez de estrellas utilizan otras fuentes como Galaxias, Cuasares que además de emitir luz visible emiten también ondas de radio. El principio es el mismo, medir la desviación cuando pasan cerca de este con la ventaja de que las ondas de radio pueden ser detectadas a plena luz del día y no hace falta así esperar a los eclipses de Sol. De este modo, el margen de error se ha reducido hasta alcanzar valores de un 1%.
Recientemente, en Mayo de 2011, la sonda Gravity Probe B lanzada en el 2004 volvió a confimar este hecho conocido como efecto geodésico así como otro conocido como arrastre del marco de referencia. Este último lo que teoriza es que un objeto masivo (la Tierra por ejemplo) no sólo curva el espacio (efecto geodésico) sino que también al girar arrastra consigo el espacio que le rodea del mismo modo que una bola inmersa en un fluido del tipo de la melaza al rotar influiría en este.
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| Efecto geodésico + arrastre del marco de referencia. |
Ambas confirmaciones se han realizado con una precisión sin precedentes. Para el experimento se usaron cuatro giroscopios de una perfección asombrosa. Cada giroscopio está compuesto de una esfera del tamaño de una pelota de ping-pong de cuarzo bañado en niobio superconductor. Estos se embarcaron a bordo de la Gravity Probe B y se les orientó apuntando a una estrella concreta, la IM Pegasi, mientras la sonda orbitaba alrededor de la Tierra. Si el espacio no se curvara por la presencia de la Tierra, el eje de giro de los giroscopios permaneceria inmutable, pero no fue esto lo que pasó. Se observó que el eje de giro de las bolas variaba lo que confirmaba el efecto geodésico ( curvatura del espacio) predicho por Einstein. Esta variación que se conoce como precesión es minúscula, apenas de 6.601,8 milisegundos de arco por año pero suficiente para que Einstein estuviera en lo cierto. Además, otra variación adicional de 37,2 milisegundos de arco por año solo podía ser explicada por el efecto de arrastre del marco de referencia. Con lo cual quedaban confirmadas con muchísima exactitud dos efectos predichos por Einstein en su famosa teoría. ¡¡¡ Un nuevo tanto a tu favor, señor Albert !!!
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| Giroscopios de la Gravity Probe B. |
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| Gravity Probe B. |
Y por último, hace un mes escaso, un equipo internacional con participación del IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias) y la utilización ,entre otros, del GTC (Gran Telescopio CANARIAS) el cual es el mayor telescopio óptico del mundo, han podido confirmar nuevamente la Teoría de Einstein.
Esta vez lo que se ha observado han sido las enanas blancas del sistema binario J0651 y se ha comprobado que orbitan cada vez más rapido, comparándolas con las mediciones del 2011 que es cuando el grupo de cientificos descubrió estas estrellas al mismo tiempo que la órbita de estas estrellas se está reduciendo.
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| Sistema binario J0651 |
Según la Relatividad General de Einstein estas aceleraciones en su movimiento orbital provocan ondas en el tejido del espacio-tiempo denominadas ondas gravitacionales. Estas ondas, aunque no han podido ser observadas directamente, restan energía al sistema binario haciendo que las enanas blancas comiencen a acercarse cada vez más entre ellas y orbiten progresivamente con mayor velocidad. Los datos recogidos confirman la predicción y dan, una vez más, la razón al gran maestro.
A modo de curiosidad, decir que las enanas blancas son estrellas que en algún momento de su vida fueron similares a nuestro Sol pero que ahora han agotado su combustible nuclear.
Así que, habéis podido comprobar como de forma experimental se han ido confirmando las predicciones de la Teoría de Albert Einstein, desde los inicios con "simples" observaciones de eclipses hasta los experimentos más refinados al alcance de la tecnología actual.
Nada más, espero que hayáis disfrutado con este breve repaso y recordad siempre.... Magia...No, Ciencia!!
Esta entrada participa en la
XXXIV Edición del Carnaval de la Física alojado en
Hablando de Ciencia.
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