La misión de la NASA Gravity Probe confirma dos teorías de Einstein

10 de mayo de 2011

Investigadores de la NASA han anunciado esta semana que la misión Gravity Probe B ha confirmado dos predicciones clave de la teoría de la relatividad de Albert Einstein.

«Hemos llevado a cabo este importante experimento probando el universo de Einstein y podemos confirmar que Einsten sigue vivo», dijo Francis Everitt, de la Universidad de Stanford (California), durante una reunión informativa para la prensa.

La misión Gravity Probe B, lanzada en 2004, utilizó giroscopios ultra-precisos, aparatos utilizados para medir la orientación, ubicados en un satélite para estudiar dos aspectos de la teoría de Einstein sobre la gravedad.

El primero es el efecto geodésico, es decir, la distorsión del espacio y tiempo en torno a un cuerpo gravitacional, como por ejemplo, un planeta.

Un ejemplo común para visualizar el efecto geodésico es pensar en la Tierra como si fuera una bola de bolos y el espacio-tiempo una cama elástica. La gravedad de la Tierra distorsiona el espacio-tiempo de la misma forma que haría la pesada bola sobre la cama elástica.

El segundo efecto de la gravedad confirmado por Gravity Probe B es el arrastre de marco (o efecto Lense-Thirring), es decir, la cantidad de espacio y tiempo que tal objeto arrastra al girar sobre sí mismo.

Conseguir lo que para Einstein era imposible

Para llevar a cabo estas pruebas, Gravity Probe B apuntaba a una sola estrella, IM Pegasi, en una órbita polar a 644 kilómetros sobre la Tierra.

Si viviéramos en un universo como el imaginado por Isaac Newton, donde no se diera el efecto geodésico ni el arrastre de marco, los giroscopios apuntarían siempre en la misma dirección.

Sin embargo, en el universo de Einstein, la dirección en la que apuntaban los giroscopios de Gravity Probe B cambió de forma gradual debido a la masa y rotación de la Tierra.

«Imaginemos que la Tierra estuviera sumergida en miel. La miel entonces se vería arrastrada a medida que el planeta girara, y ocurriría lo mismo con un objeto que estuviera en la miel», comentó Everitt. «Eso es lo que ocurre con el giroscopio».

Analizando los datos, el equipo encontró pruebas de una variación en la orientación de los giroscopios de unos 6.600 miliarcosegundos en un año.

Un miliarcosegundo, de acuerdo con la explicación de Everitt, «es el grosor de un pelo humano visto a una distancia de 16 kilómetros. Ésa es la precisión que ha tenido que alcanzar Gravity Probe B».

La variación es tan pequeña que Einstein no pensaba que pudiera medirse.

En su libro «El significado de la relatividad» (1953), Einstein escribió que los efectos del arrastre de marco «existen de acuerdo con nuestra teoría, aunque su magnitud es tan pequeña que confirmarlos en un laboratorio sería impensable».

Sin embargo, «gracias a la NASA», comenta Everitt, «hemos hecho algo más que pensar en ellos, los hemos medido».

¿Pueden estos hallazgos desvelar misterios lejanos?

Aunque los resultados se han dado a conocer ahora, el satélite Gravity Probe B finalizó su trabajo en diciembre de 2010.

Creado en 1963, Gravity Probe B es uno de los proyectos más largos de la historia de la NASA. Los científicos idearon el experimento antes de que la tecnología necesaria, como los giroscopios, existiera todavía.

El antecesor de este proyecto, Gravity Probe A, fue lanzado en 1976 y también confirmó un aspecto clave de la teoría de la relatividad de Einstein: que un reloj en la Tierra andaría más lento que uno en una nave espacial en órbita.  

«A pesar de que se acepta generalmente la existencia del efecto geodésico y del arrastre de marco, era importante confirmarlos con el experimento», dijo en la rueda de prensa el físico Clifford Will, de la Universidad Washington en San Luis.

«Aunque el resultado en este caso confirmaba las teorías de Einstein, no tenía por qué», comentó.

Además, estos descubrimientos, que son descritos con detalle en la revista online Physical Review Letters, pueden ayudar a los científicos a comprender algunos sucesos catastróficos del universo.

«El poder medir el efecto del arrastre de marco que provoca la rotación de la Tierra tiene consecuencias más allá de nuestro planeta», afirmó Will, que no participó en el proyecto Gravity Probe B.

«Por ejemplo, apuntó, es posible que el arrastre de marco juegue un papel importante en el origen de las explosiones energéticas de los quásares, galaxias muy lejanas que se alimentan de agujeros negros supermasivos».