Poner a prueba la gravedad es simple:
salta desde la ventana del segundo piso y mira qué pasa. Es mucho más
difícil poner a prueba la teoría de la gravedad de Albert Einstein – la
Teoría de la Relatividad General – que dice que la gravedad de un objeto
curva el espacio y el tiempo a su alrededor. Aunque los investigadores
han demostrado la relatividad general en la escala del sistema solar, la
validación a escalas cósmicas ha sido más difícil. Eso es exactamente
lo que ha hecho ahora un grupo de astrofísicos en Dinamarca.
Los investigadores, encabezados por
Radek Wojtak del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague,
se propusieron poner a prueba una predicción clásica de la relatividad
general: que la luz pierde energía conforme escapa de un campo
gravitatorio. Cuanto más fuerte sea el campo, mayor será la pérdida de
energía sufrida por la luz. Como resultado, los fotones emitidos desde
el centro de un cúmulo de galaxias – un objeto masivo que contiene miles
de galaxias – debería perder más energía que los fotones que llegan
desde el borde del cúmulo, ya que la gravedad es más fuerte en el
centro. Y así, la luz que emerge del centro debe tener una longitud de
onda más larga que la luz procedente de los bordes, moviéndose hacia el
extremo rojo del espectro de luz. El efecto se conoce como
desplazamiento gravitatorio al rojo.
Abell 2744, el Cúmulo de Pandora © by thebadastronomer
Wojtak y sus colegas sabían que la medición del desplazamiento gravitatorio al rojo dentro de un único cúmulo de galaxias sería difícil, debido a que el efecto es muy pequeño y tiene que separarse del desplazamiento al rojo causado por la velocidad orbital de las galaxias individuales dentro del cúmulo y el desplazamiento al rojo provocado por la expansión del universo. Los investigadores abordaron el problema haciendo un promedio de los datos recopilados a partir de 8000 cúmulos de galaxias por el Sloan Digital Sky Survey. Se tenía la esperanza de detectar el desplazamiento gravitatorio al rojo “mediante el estudio de las propiedades de la distribución de desplazamiento al rojo de galaxias en los cúmulos, en lugar de mirar los desplazamientos al rojo de galaxias individuales por separado”, explica Wojtak.
Efectivamente, los investigadores
descubrieron que la luz de los cúmulos estaba desplazada hacia el rojo
en proporción a la distancia desde el centro del cúmulo, según lo
predicho por la relatividad general. “Pudimos medir pequeñas diferencias
en el desplazamiento al rojo de las galaxias y ver que la luz
procedente de las galaxias en el centro de un cúmulo tenía que
‘arrastrarse’ a través del campo gravitatorio, mientras que la luz de
las galaxias exteriores surgía con mayor facilidad”, comenta Wojtak. Los
hallazgos aparecen on-line hoy en Nature.
Además de confirmar la relatividad
general, los resultados apoyan el modelo del universo de Materia Oscura
Fría Lambda, un modelo cosmológico ya popular según el cual la mayor
parte del cosmos se compone de un material invisible que no interactúa
con la materia que forma estrellas y planetas. La prueba también presta
apoyo a la energía oscura, la misteriosa fuerza que parece estar
separando el universo.
David Spergel, astrofísico de la
Universidad de Princeton, felicita a Wojtak y sus colegas por “combinar
inteligentemente” un gran conjunto de datos de cúmulos para detectar un
“efecto sutil”. Spergel comenta que: “Ésta es otra victoria para
Einstein. … Esta prueba sobre los cúmulos sugiere que vivimos en un
universo extraño con materia y energía oscuras, pero uno en el que la
Teoría de la Relatividad de Einstein es válida a gran escala”.
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