Científicos ponen a prueba la Relatividad General en un agujero negro supermasivo


Las observaciones de 2017 con el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) de M87 *, un agujero negro de 6.500 millones de masas solares en el centro de la galaxia elíptica Messier 87, han llevado a la primera medición del tamaño de la sombra de un agujero negro. Basándose en un análisis de la sombra de M87 *, los científicos del EHT han puesto a prueba la teoría de la Relatividad General, profundizando en la comprensión sobre las propiedades inusuales de los agujeros negros y descartando muchas alternativas.

A pesar de su éxito, la teoría de Albert Einstein, la Relatividad General, sigue siendo matemáticamente irreconciliable con la mecánica cuántica, la comprensión científica del mundo subatómico.

Probar la Relatividad General es importante porque la teoría definitiva del Universo debe abarcar tanto la teoría de gravedad como la mecánica cuántica.

"Esperamos que una teoría completa de la gravedad sea diferente de la Relatividad General, pero hay muchas formas en que se puede modificar", dijo el profesor Dimitrios Psaltis, astrofísico del Observatorio Steward y del Departamento de Astronomía de la Universidad de Arizona.

"Descubrimos que cualquiera que sea la teoría correcta, no puede ser significativamente diferente de la Relatividad General cuando se trata de agujeros negros".

"Realmente redujimos el espacio de posibles modificaciones".

"Esta es una forma completamente nueva de probar la Relatividad General utilizando agujeros negros supermasivos", agregó el Dr. Keiichi Asada, investigador del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica.

Para realizar esta prueba única en el mundo, el equipo del EHT utilizó la primera imagen de la historia tomada del agujero negro supermasivo.

Los primeros resultados habían demostrado que el tamaño de la sombra del agujero negro era consistente con el tamaño predicho por la relatividad general.

"En ese momento, no pudimos hacer la pregunta opuesta: ¿Qué tan diferente puede ser una teoría de la gravedad de la Relatividad General, y aun así ser consistente con el tamaño de la sombra?" dijo el Dr. Pierre Christian, también del Observatorio Steward y del Departamento de Astronomía de la Universidad de Arizona.

"Nos preguntamos si había algo que pudiéramos hacer con estas observaciones para descartar algunas de las alternativas".

Se han realizado pruebas gravitacionales en una variedad de escenarios cósmicos. Durante el eclipse solar de 1919, se observó la primera evidencia de la Relatividad General basada en el desplazamiento de la luz de las estrellas, viajando a lo largo de la curvatura del espacio-tiempo causada por la gravedad del Sol.

Más recientemente, se han realizado pruebas para investigar la gravedad fuera del Sistema Solar y a escala cosmológica. Los ejemplos incluyen la detección de ondas gravitacionales con el observatorio LIGO.

"Utilizando el medidor que desarrollamos, mostramos que el tamaño medido de la sombra del agujero negro en M87 reduce el margen de maniobra para modificaciones a la teoría de la relatividad general de Einstein en casi un factor de 500, en comparación con pruebas anteriores en el Sistema Solar", dijo El profesor Feryal Özel, también del Observatorio Steward y el Departamento de Astronomía de la Universidad de Arizona.

"Muchas formas de modificar la Relatividad General fallan en esta nueva y más estricta prueba sobre la sombra de un agujero negro".

"Las imágenes de agujeros negros proporcionan un ángulo completamente nuevo para probar la teoría de la Relatividad General de Einstein", dijo el Dr. Michael Kramer, director del Instituto Max Planck de Radioastronomía.

"Junto con las observaciones de ondas gravitacionales, esto marca el comienzo de una nueva era en la astrofísica de los agujeros negros", dijo el profesor Psaltis.

"Realmente, esto es solo el comienzo. Ahora hemos demostrado que es posible usar una imagen de un agujero negro para poner a prueba la teoría de la gravedad", dijo la Dra. Lia Medeiros, investigadora de la Facultad de Ciencias Naturales del Instituto de Estudios Avanzados.

"Esta prueba será aún más poderosa una vez que obtengamos imágenes del agujero negro en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, y en futuras observaciones del EHT con telescopios adicionales que se agregarán a la matriz".

Referencia del documento científico:
Dimitrios Psaltis et al. (EHT Collaboration). 2020. Gravitational Test beyond the First Post-Newtonian Order with the Shadow of the M87 Black Hole. Phys. Rev. Lett 125 (14): 141104; doi: 10.1103/PhysRevLett.125.141104

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