La Prueba Está En El Cosmos: La Relatividad General De Einstein Está Confirmada

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Los físicos han observado evidencia de corrimiento al rojo gravitatorio desde cúmulos de galaxias distantes, lo que confirma una predicción clave de la teoría general de la relatividad de einstein.

Albert Einstein gana de nuevo. Su teoría general de la relatividad ha demostrado ser precisa para predecir cómo viaja la luz desde algunos de los cúmulos de galaxias más distantes del universo, según nuevas mediciones.

Sin embargo, los hallazgos aún no refutan una teoría alternativa de la gravedad inventada para deshacer la necesidad de energía oscura, que se cree que está causando la expansión acelerada del universo.

Los nuevos hallazgos provienen de un estudio de la luz de cientos de miles de galaxias distantes. La relatividad general predice que la longitud de onda de esta luz se desplazará en una pequeña cantidad debido a la masa de las galaxias, en un efecto denominado desplazamiento al rojo gravitacional.

El efecto es muy difícil de medir, porque es el más pequeño de los tres tipos de corrimiento al rojo, y el desplazamiento de las galaxias y la expansión del universo en su totalidad también son causados ​​por el desplazamiento al rojo. Para desentrañar las tres fuentes de corrimiento al rojo, los investigadores se basaron en la gran cantidad de galaxias en la muestra de Sloan Digital Sky Survey, que les permitió realizar un análisis estadístico. [Física retorcida: 7 hallazgos alucinantes]

La cantidad de corrimiento al rojo que encontraron que parecía ser causada por la gravedad coincidía exactamente con las predicciones de la relatividad general.

"Tenemos mediciones independientes de las masas agrupadas, por lo que podemos calcular cuál es la expectativa de desplazamiento al rojo gravitacional basado en la relatividad general", dijo el astrofísico de la Universidad de Copenhague Rados? Aw Wojtak. "Está de acuerdo exactamente con las medidas de este efecto".

Wojtak es el autor principal de un artículo que informa los resultados en el número de mañana (29 de septiembre) de la revista Nature.

Espacio-tiempo deformado

La relatividad general, propuesta por Einstein en 1916, revolucionó la manera en que los físicos piensan sobre el espacio y el tiempo. Específicamente, unió los dos conceptos, que se pensaba que eran independientes, en una sola entidad. Y la masa, demostró Einstein, afecta profundamente al espacio-tiempo al deformarlo.

Donde tienes una gran masa como un cúmulo de galaxias, hay una fuerte gravedad y el espacio-tiempo está gravemente distorsionado, lo que hace que el tiempo se mueva más rápidamente. La luz emitida en este entorno tendrá una cierta frecuencia, que está relacionada con la escala de tiempo (o la fuerza de gravedad) del entorno. Cuando esa luz viaja a un nuevo entorno, digamos a un telescopio en la Tierra, donde hay una gravedad comparativamente más baja y el tiempo se mueve más lentamente, la frecuencia de la luz disminuirá. Una frecuencia disminuida es equivalente a una longitud de onda más larga o más roja. Esto es desplazamiento al rojo gravitacional.

A los físicos les llevó 43 años detectar pruebas de desplazamiento al rojo gravitatorio. Este descubrimiento se produjo en 1959, cuando los investigadores midieron el corrimiento al rojo gravitatorio en la luz de rayos gamma emitida en un laboratorio aquí en la Tierra.

"Este fue un experimento innovador", dijo Wojtak.

Otros estudios confirmaron el efecto en el sol y en pequeñas estrellas cercanas llamadas enanas blancas. Sin embargo, nadie había logrado detectar una prueba de esta predicción de la relatividad general en la escala cósmica, hasta ahora.

"En nuestro trabajo presentamos por primera vez el mismo efecto, pero en una escala que es mucho más grande", dijo Wojtak a WordsSideKick.com. "Este es el único efecto relativista general que se ha observado y confirmado localmente en la Tierra y en la escala correspondiente al universo. Tenemos un vínculo entre nuestra escala local de la Tierra y los cúmulos de galaxias".

Teorias alternativas

Los hallazgos respaldan aún más la teoría general de la relatividad, ya bien arraigada, que ha tenido éxito en la predicción de muchos fenómenos cósmicos observados en todo el universo.

Sin embargo, aún existen teorías que se han propuesto en los últimos años para adaptarse al extraño descubrimiento de que el universo parece contener mucha más masa que la simple materia visible que podemos ver, y que el cosmos parece estar acelerándose en su expansión, impulsado por Una fuerza desconocida.

En el marco de la relatividad general, los científicos han inventado conceptos llamados materia oscura y energía oscura, respectivamente, para tratar estos problemas. Pero algunos investigadores dicen que estos extraños inventos no son necesarios si simplemente modificamos la relatividad general.

Una de esas teorías competidoras se llama la teoría f (R). Este modelo también está de acuerdo con las nuevas mediciones de Wojtak y sus colegas. Sin embargo, otra teoría alternativa, llamada Tensor-vector-gravedad escalar (TeVeS), entra en conflicto con los nuevos hallazgos. Para preservar la teoría, los físicos tendrían que hacer algunos cambios. [Video: Dark Matter en 3-D]

En última instancia, a medida que se reúnen más datos sobre galaxias distantes, tales mediciones cósmicas deberían ser aún más precisas, y los físicos pueden distinguir mejor entre los modelos en competencia.

"Las discusiones sobre las propiedades de la gravedad continuarán, pero el trabajo pionero de Wojtak y sus colegas da un vistazo al potencial de las nuevas pruebas cosmológicas para lograr una mayor precisión cuando millones de desplazamientos al rojo de galaxias, de los cuales se pueden extraer desplazamientos al rojo gravitatorios, estén disponibles en el futuro" El físico Gary Wegner, de Dartmouth College, en New Hampshire, que no participó en la nueva investigación, escribió un ensayo adjunto en el mismo número de Nature.

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