Punto para Einstein: detectan cómo el espacio-tiempo se dobla alrededor de una estrella muerta

La manera en que la fábrica del espacio-tiempo gira en torno a un remolino cósmico alrededor de una estrella muerta, ha confirmado otra predicción de la teoría relatividad de Albert Einstein.

Se trata de un fenómeno conocido como «arrastre», o efecto de Lense-Thirring. Este dice que todos los cuerpos rotativos deberían «arrastrar» la estructura misma del espacio-tiempo con ellos. Por ejemplo, basta imaginar a nuestro planeta sumergido en miel; a medida que rota, la miel alrededor de él comienza a arremolinarse —y lo mismo sucede con el espacio-tiempo—.

Y de hecho, varios experimentos han detectado este arrastre gravitacional en el campo de rotación de la Tierra, pero de una manera extraordinariamente pequeña y, por lo tanto, difícil de medir. Es por esto que los científicos se han enfocado en objetos de masas mayores y con campos gravitacionales más poderosos, tales como enanas blancas o estrellas de neutrones, que ofrecen mejores oportunidades para ver este fenómeno.

Así es el caso de PSR J1141-6545, un púlsar joven de 1.27 masas solares ubicado entre 10.000 y 25.000 años luz de la Tierra, en la constelación de Musca (la mosca), cerca de la famosa Cruz del Sur.

Este púlsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente, emitiendo ondas de radio a través de sus polos magnéticos (las estrellas de neutrones son los cadáveres de estrellas que murieron en explosiones catastróficas conocidas como supernovas; la gravedad de estos remanentes es lo suficientemente poderosa para comprimir protones y electrones y formar neutrones).

A la vez, PSR J1141-6545 orbita una enana blanca de una masa similar a la de nuestro sol. Las enanas blancas son núcleos de estrellas muertas que han agotado su combustible y expulsado sus capas exteriores. El Sol en nuestro sistema planetario terminará siendo una enana blanca algún día, al igual que el 90 % de todas las estrellas de nuestra galaxia.

«El púlsar orbita la enana blanca tan ajustadamente que da una vuelta completa en solo 5 horas, moviéndose en el espacio a una velocidad de 1 millón de kilómetros por hora, con una separación máxima con la estrella apenas mayor que el diámetro de nuestro sol», dijo Vivek Venkatraman Krishnan, autor principal del estudio y astrofísico del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania.

Los investigadores midieron cuándo los pulsos del púlsar arribaron a la Tierra con una precisión de 100 microsegundos por un periodo cercano a 20 años, utilizando los radiotelescopios Parkes y UTMOST en Australia. Esto les permitió detectar un «arrastre de marco» de largo periodo en la manera en la que el púlsar y la enana blanca interactuaban entre sí.

El rápido giro de la enana blanca empuja el espacio-tiempo a su alrededor causando que la órbita del púlsar cambie su orientación lentamente a través del tiempo. Basados en el nivel de arrastre, calcularon que la enana blanca gira sobre su eje aproximadamente 30 veces por hora.

Sistema binario

Investigaciones previas habían sugerido que la enana blanca se había formado antes que el púlsar. Una de las predicciones de los modelos teóricos es que, antes que la supernova que formó el púlsar ocurriera, su progenitora arrojó una cantidad equivalente de 20.000 masas terrestres de materia sobre la enana blanca en el curso de 16.000 años, incrementando su ritmo de giro.

«Sistemas como PSR J1141-6545, donde el púlsar es más joven que la enana blanca, son bastantes raros», dijo Venkatraman Krishnan. «El nuevo estudio confirma una hipótesis de larga data en cómo se generan estos sistemas binarios, algo que había sido propuesto hace dos décadas».

Los investigadores notaron que usaron el arrastre de marco para echar un vistazo en la estrella rotatoria que lo provocó. En el futuro, explican, podrían usar un método similar para analizar estrellas de neutrones binarias y aprender más sobre su composición interior, «la cual tras 50 años de observaciones no hemos sido capaces de comprender», añadió el astrofísico.

«La densidad de la materia dentro de una estrella de neutrones excede por mucho lo que podemos lograr en un laboratorio, por lo que existe una gran cantidad de física nueva que debemos aprender al aplicar esta técnica a sistemas dobles de estrella de neutrones», concluyó.

El estudio detallando los hallazgos ha sido publicado en Science.

Fuente: Space.com.