Imagen de la galaxia ESO325-G004. Fuente: Wikipedia Commons

La gravedad es una de las fuerzas más débiles de la naturaleza, sin embargo, fue lo que permitió la vida en el planeta Tierra, pues facilitó que el universo se agrupase para formar galaxias, estrellas y planetas. La mayor parte de lo que conocemos sobre la gravedad, se lo debemos a los trabajos de Albert Einstein, especialmente en relación a sus estudios sobre la relatividad.

La teoría general de la relatividad plantea que la gravedad es una consecuencia de objetos masivos que deforman el tejido del espacio-tiempo; planteamientos que han sido validados por numerosos científicos en torno al sistema solar. No obstante, se han encontrado dificultades para hacer lo mismo a largas distancias, hasta este momento.

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En este sentido, una investigación reciente demostró que la teoría de la relatividad también es válida para galaxias lejanas, reforzando la propuesta tradicional en la Cosmología de que el 95% del universo se compone por sustancias invisibles denominadas materia oscura y energía oscura.

Así, recientemente, la curvatura del espacio vacío causada por una galaxia entera fue medida satisfactoriamente con una gran precisión, demostrando que la teoría de la relatividad de Einstein domina por encima de planteamientos competidores.

Basándose en un famoso experimento llevado a cabo en 1915 por Sir Arthur Eddington, en el que usó el tiempo que tardaba la luz de las estrellas en aparecer detrás de un sol eclipsado para ver como su masa doblaba el recorrido, los astrónomos, en la actualidad, combinaron la información proveniente del Very Large Telescope del Observatorio Austral junto a la del Telescopio Espacial Hubble de la NASA a fin de saber de qué forma la luz se deformaba por una galaxia cercana, basándose en la teoría de Einstein.

De acuerdo al astrónomo de la Universidad de Portsmouth, Thomas Collet:

“La relatividad general predice que los objetos masivos deforman el espacio-tiempo; esto significa que cuando la luz pasa cerca de otra galaxia, el camino de la luz se desvía”.

Si bien este efecto se ha usado previamente, esto ha sido a cortas distancias, pues nadie había sido capaz de medir el fenómeno con el objetivo de obtener una medida precisa de la curvatura absoluta producida.

Con este objetivo como guía, el equipo estudió la galaxia ESO325-G004, con una proximidad de 500 millones de años luz de distancia. Así, la galaxia eclipsó una segunda galaxia con tal magnitud que la luz se vio obligada a seguir el camino, creado por el volumen de ESO325.

De esta manera, los astrónomos pudieron medir la velocidad de las estrellas de esta galaxia, obteniendo una estimación de la masa de la galaxia total, a partir de la relación entre su gravedad colectiva y la inercia de los cuerpos celestes.

Posteriormente, se comparó su masa con las separaciones de imagen de lentes fuertes que se observan con el telescopio espacial Hubble, de acuerdo a lo explicado por Collett. Estos resultados le dan confianza a los astrónomos para considerar que los resultados obtenidos a partir de lentes gravitacionales basados en galaxias tienen la precisión que suponen.

En este sentido, los científicos participaron de su segundo pasatiempo favorito: demostrar que Einstein tenía toda la razón. Al respecto, vale acotar que su primer pasatiempo favorito es probar que estaba equivocado, lo que no es tan negativo como suena, pues cualquier desviación de sus planteamientos puede resaltar teorías que explican la expansión del universo, ofreciendo información sobre elementos tales como la energía oscura.

¿Cómo se relacionan los resultados con la energía y la materia oscura?

Lentes gravitacionales de ESO325-G004; tras sustraer la luz de la galaxia, un anillo azul de Einstein se hace visible en su centro. Fuente: NASA/Hubble

Para comprender esto, es necesario partir de la premisa de que una importante parte de nuestra comprensión cosmológica se deriva de la interpretación de las observaciones del universo, lo que depende de que la teoría de la relatividad de Einstein sea correcta; en caso de no sostenerse los planteamientos, habría una crisis en este campo de conocimiento.

De acuerdo a esto, la mayor parte del universo se compone por materia oscura y energía oscura. La primera permite explicar los movimientos observados en las estrellas de las galaxias y, a pesar de que no es posible observarla de forma directa, es factible ver su efecto gravitacional sobre las estrellas.

Por su parte, la energía oscura, que ejerce fuerzas expansivas en el universo, es importante en atención a la explicación del fenómeno de la aceleración de la expansión del universo. Entones, los resultados muestran que la gravedad se comporta de la manera que la teoría general de la relatividad plantea, incluso a 6.000 años luz de distancia.

En otras palabras, la investigación, además de validar la propuesta de Einstein, demuestra que la energía oscura y la materia oscura son reales, o que la teoría de la relatividad solo debe modificarse en escalas de longitud que son más grandes que las galaxias.

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En el futuro, gracias a dos nuevos telescopios, el satélite Euclid y el Gran Telescopio Sinóptico de Exploración, será posible evaluar desviaciones de la relatividad en distancias 1.000 veces más largas que la probada hasta ahora.

Por tanto, en conclusión, si la relatividad general se valida de la misma forma con estas pruebas, será posible afirmar que es la teoría adecuada para la descripción de la gravedad en el universo como un todo.

Punto para Einstein.

Referencia: A precise extragalactic test of General Relativity. DOI: https://doi.org/10.0.4.102/science.aao2469

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