Desde su presentación en 1915, la teoría de la relatividad general de Albert Einstein ha sido un pilar fundamental en nuestra comprensión del universo a gran escala. Sin embargo, esta teoría ahora enfrenta desafíos que podrían revelar nuevos horizontes para la física.
A pesar de su longevidad, hay incertidumbre respecto a su compatibilidad con fenómenos como la materia oscura y la energía oscura. Estas constituyen la mayor parte de la energía y la materia en el cosmos.
La incógnita de la materia oscura y la energía oscura
La materia oscura y la energía oscura, en conjunto, componen aproximadamente el 95% del contenido energético y material del universo. Sin embargo, su naturaleza exacta sigue siendo esquiva para los científicos, planteando un enigma profundo en la física contemporánea.
Su presencia solo se detecta a través de su influencia gravitatoria en las galaxias y otros objetos cósmicos. Sin embargo, existe la posibilidad de que la materia oscura esté sujeta a fuerzas o interacciones adicionales desconocidas.
Diversos investigadores se han embarcado en una empresa ambiciosa para poner a prueba las teorías fundamentales que gobiernan el universo. Para ello, han utilizado tres herramientas de vanguardia.
La primera de ellas es el Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), ubicado en Arizona, Estados Unidos. A este se suma el telescopio espacial EUCLID, próximo a ser lanzado por la Agencia Espacial Europea (ESA). Complementando estos esfuerzos está el radiotelescopio gigante SKA (Square Kilometre Array), ubicado en Sudáfrica y Australia, que estará listo en los próximos años.
Desafiando a Einstein
Un equipo de investigadores de la Universidad de Michigan ha identificado discrepancias entre las mediciones del ritmo de crecimiento de las grandes estructuras cósmicas y las predicciones de la teoría de la relatividad general.
Sus mediciones sugieren que estas estructuras están evolucionando a un ritmo más lento de lo esperado según la teoría de Einstein. Estos hallazgos plantean interrogantes sobre la validez de la relatividad general en ciertos contextos cósmicos.
La energía oscura actúa como un factor que ralentiza el crecimiento de las grandes estructuras cósmicas. Mientras que la gravedad impulsa la acumulación de materia y el crecimiento de estas estructuras, la energía oscura actúa como un amortiguador que inhibe este proceso.
Este equilibrio delicado entre la gravedad y la energía oscura influye en la evolución del cosmos de una manera compleja y fascinante.
Dos partes de la teoría de la relatividad
La teoría de la relatividad se divide en dos partes: la relatividad especial y la relatividad general. La primera se centra en la física de los objetos en movimiento a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, mientras que la segunda describe la influencia de la gravedad en el tiempo y el espacio. Ambas teorías han sido probadas y confirmadas en innumerables experimentos a lo largo de los años, lo que ha llevado a que sean aceptadas como leyes fundamentales de la física.
En el contexto de la exploración espacial actual, la teoría de la relatividad sigue siendo fundamental para entender fenómenos como la dilatación del tiempo, la contracción de longitudes y la curvatura del espacio-tiempo. Estos conceptos son esenciales para el diseño y la operación de naves espaciales, así como para predecir el comportamiento de los cuerpos celestes en el cosmos.
En el ámbito de la exploración espacial, la teoría de la relatividad también tiene implicaciones para la navegación y la comunicación en el espacio profundo. La corrección relativista es un ajuste necesario en los sistemas de navegación por satélite para corregir los efectos de la dilatación del tiempo y la curvatura del espacio-tiempo causados por la gravedad de los cuerpos celestes.
Nuevos hallazgos
La profesora asociada de la Universidad de Ginebra, Camille Bonvin, líder de un equipo investigador, explica que, históricamente, la medición de la velocidad de los objetos celestes y la evaluación de la distorsión del tiempo y el espacio han sido los principales enfoques para comprender la relatividad general.
Sin embargo, el equipo ha desarrollado un método novedoso que permite acceder a una medida adicional, abriendo nuevas posibilidades para la investigación en este campo. Sus hallazgos han sido publicados en la revista Nature Astronomy. Este trabajo pone a prueba la robustez de la teoría de Einstein en un nivel más profundo que nunca antes.
La teoría de la relatividad general de Einstein postula que las distorsiones en el tiempo y el espacio son equivalentes. La innovadora técnica desarrollada por el equipo de investigación ofrece la capacidad de medir tanto la distorsión temporal como la espacial, de forma separada en el cosmos. Esto proporciona una oportunidad única para poner a prueba la validez de la teoría de Einstein.
Los investigadores explican que, si los datos revelan discrepancias entre la distorsión temporal medida y la distorsión espacial, quedarían en tela de juicio las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein
Esto significaría poner en entredicho la validez de dicho modelo. Del mismo modo, si la distorsión temporal no coincide con la velocidad de las galaxias calculada según la ecuación de Euler, se cuestionaría la validez de esta última teoría.
Lecturas recomendadas
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