Un equipo internacional de astrónomos ha realizado la prueba gravitacional más precisa fuera de nuestro propio sistema solar.
Al combinar datos tomados con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el Very Large Telescope (VLTs) del Observatorio Europeo Austral (ESO por sus siglas en Inglés), los investigadores encontraron que la masa de una galaxia, estimada por dos métodos diferentes, modifica el espacio-tiempo como lo predijo la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, confirmando la validez de la teoría en escalas galácticas.
En 1915 Albert Einstein propuso su teoría general de la relatividad (TGR) para explicar cómo funciona la gravedad. Desde entonces, la TGR ha pasado por una serie de comprobaciones de alta precisión dentro del sistema solar, pero no así en grandes escalas astronómicas: del tamaño de toda una galaxia.
Se sabe, desde 1929, que el Universo se está expandiendo, pero en 1998 dos equipos de astrónomos demostraron que el Universo se está expandiendo más rápido ahora que en el pasado. Este sorprendente descubrimiento, que ganó el Premio Nobel en 2011, no se puede explicar a menos que el Universo esté compuesto principalmente por un componente exótico llamado energía oscura. Sin embargo, esta interpretación se basa en que la TGR es correcta en escalas cosmológicas. Y probar las propiedades de la gravedad a largas distancias es importante para validar ese modelo.
Así, un equipo de astrónomos, dirigido por el Dr. Thomas Collett del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth, utilizó una galaxia cercana como lente gravitacional para hacer una prueba precisa de la gravedad en escalas astronómicas.
Hasta el momento, se conocen unos pocos cientos de lentes gravitacionales fuertes, y la mayoría están demasiado distantes como para medir con precisión su masa. Saber la masa de las galaxias es fundamental para evaluar con precisión GR.
Sin embargo, al centro del cúmulo galáctico Abell S0740 se ubica la galaxia ESO325-G004 que forma una lente gravitacional. Todo el conjunto crea una de las lentes más cercanas, a unos 500 millones de años luz de la Tierra.
«La Relatividad General predice que los objetos masivos deforman el espacio-tiempo. Esto significa que cuando la luz pasa cerca de una galaxia [un objeto mucho muy masivo] su camino se desvía. Si dos galaxias están alineadas a lo largo de nuestra línea de visión, entonces se puede dar el fenómeno llamado lente gravitacional fuerte, donde vemos múltiples imágenes de la galaxia de fondo. Si conocemos la masa de la galaxia en primer plano, entonces la separación de las múltiples imágenes producidas por el lente nos dice si la Relatividad General es la teoría correcta para explicar la gravedad en escalas galácticas «.
Dice Thomas Collett.
Los astrónomos comentan que usaron los datos de los VLT en Chile para medir qué tan rápido se mueven las estrellas en la galaxia ESO 325. Esto les permitió inferir cuánta masa debe haber para mantener sus estrellas en órbita. Posteriormente compararon esta masa con la necesaria para curvar el espacio-tiempo y producir las separaciones (radio de Einstein) de las imágenes por la lente, como se observan con el Telescopio Espacial Hubble. El resultado fue justo lo que la TGR predice con una precisión del 9%.
«Esta es la prueba extrasolar más precisa de GR hasta la fecha, desde una sola galaxia «.
Concluye Collett. Los resultados de la investigación son presentados en la revista Science.
Al confirmar la TGR, el trabajo de los investigadores desafía otras propuestas alternativas sobre cómo funciona la gravedad y refuerza la presencia de la exótica energía oscura, una «sustancia» no identificada pero requerida para explicar por qué la expansión del Universo se está acelerando.
«El Universo es un lugar increíble para proporcionar tales lentes que luego podemos utilizar como nuestros laboratorios»,
agrega el miembro del equipo, el Profesor Bob Nichol, Director del Instituto de Cosmología y Gravitación.
«Es tan satisfactorio utilizar los mejores telescopios del mundo para desafiar a Einstein, solo para descubrir qué tan correcto era».
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