La colaboración Event Horizon Telescope (EHT), que tomó en 2019 la primera foto de un agujero negro supermasivo, ha verificado con esa imagen la descripción de la gravedad que formuló Albert Einstein.
A pesar de sus éxitos, la teoría sólida de Einstein -la idea de que la gravedad es materia deformando el espacio-tiempo- sigue siendo matemáticamente irreconciliable con la mecánica cuántica, la comprensión científica del mundo subatómico. Probar la relatividad general es importante porque la teoría última del universo debe abarcar tanto la gravedad como la mecánica cuántica.
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“Esperamos que una teoría completa de la gravedad sea diferente de la relatividad general, pero hay muchas formas de modificarla. 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”, explica el profesor de astrofísica de la Universidad de Arizona Dimitrios Psaltis, quien hasta hace poco era científico del proyecto de la colaboración Event Horizon Telescope. Psaltis es el autor principal de un nuevo artículo en Physical Review Letters. que detalla los hallazgos de los investigadores.
“Esta es una nueva forma de probar la relatividad general utilizando agujeros negros supermasivos”, dijo Keiichi Asada, miembro del consejo científico de EHT y experto en observaciones de radio de agujeros negros para el Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica.
Para realizar la prueba, el equipo utilizó la primera imagen jamás tomada del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia cercana M87 obtenida con el EHT el año pasado. 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: ¿cómo de diferente puede ser una teoría de la gravedad de la relatividad general y aún ser consistente con el tamaño de la sombra?”, dijo Pierre Christian, miembro de la teoría del administrador de Arizona. “Nos preguntamos si había algo que pudiéramos hacer con estas observaciones para descartar algunas de las alternativas”.
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El equipo hizo un análisis muy amplio de muchas modificaciones a la teoría de la relatividad general para identificar la característica única de una teoría de la gravedad que determina el tamaño de la sombra de un agujero negro.
“De esta manera, ahora podemos señalar si alguna alternativa a la relatividad general está de acuerdo con las observaciones del Event Horizon Telescope, sin preocuparnos por ningún otro detalle”, dijo Lia Medeiros, becaria postdoctoral del Instituto de Estudios Avanzados que ha formado parte de la colaboración EHT desde su época como estudiante graduada de UArizona.
El equipo se centró en la gama de alternativas que habían superado todas las pruebas anteriores en el Sistema Solar.
“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 Feryal Özel, profesor de astrofísica de Arizona, miembro senior de la colaboración EHT. “Muchas formas de modificar la relatividad general fallan en esta nueva y más estricta prueba de sombras de agujeros negros”.
“Las imágenes de agujeros negros proporcionan un ángulo completamente nuevo para probar la teoría de la relatividad general de Einstein”, dijo Michael Kramer, director del Instituto Max Planck de Radioastronomía y miembro de la colaboración de EHT.
“Junto con las observaciones de ondas gravitacionales, esto marca el comienzo de una nueva era en la astrofísica de los agujeros negros”, dijo Psaltis.
A continuación, el equipo de EHT espera imágenes de mayor fidelidad que serán capturadas por su gama ampliada de telescopios, que incluye el Telescopio de Groenlandia, el Telescopio de 12 metros en Kitt Peak en Arizona y el Northern Extended Millimeter Array Observatory en Francia.
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