En 1905 Albert Einstein publicó su Teoría de Relatividad, hoy conocida como Teoría de Relatividad Restringida. Entre otras cosas postulaba que el espacio y el tiempo no eran absolutos y formaban un entramado de Espacio-Tiempo.
La velocidad de la luz era una constante de la naturaleza y cualquier observador mediría la misma velocidad para la luz, de 300.000 km por segundo. Además, postulaba la equivalencia entre la Masa y la Energía, según la conocida fórmula de E=mC2. La masa de un cuerpo aumenta con la velocidad, y el tiempo se hace más lento en forma imperceptible para velocidades "normales", pero muy significativamente para velocidades "relativistas", es decir no despreciables respecto a la velocidad de la luz.
En un trabajo intelectual de 10 años que seguramente es de los más arduos y fructíferos de la historia humana, Einstein (1879-1955) llegó a la elaboración de la Teoría General de la Relatividad. Según ella no existe una "fuerza de gravedad" sino que la aparente fuerza es simplemente un efecto debido a que la presencia de la masa (y la energía) deforma el espacio-tiempo, curvándolo. De manera tal que el movimiento de un cuerpo en un campo gravitatorio sin presencia de fuerzas externas seguiría la trayectoria más corta en un espacio curvo, que es una línea llamada geodésica. De forma similar a esta curvatura del espacio, el tiempo transcurre más lentamente en las cercanías de grandes masas.
Poco entendido
Tempranamente se analizaron las consecuencias de la teoría. La luz de una estrella debía curvarse si pasaba cerca del Sol. Hace exactamente 100 años la observación de Arthur Eddington del eclipse solar de 1919 fue una de las primeras confirmaciones, y Einstein se convirtió instantáneamente en un famoso científico, pese a que pocos entendían sus ideas. El igualmente famoso Charles Chaplin le dijo en un encuentro: “Yo no digo una palabra y todo el mundo me entiende; usted habla mucho, pero nadie lo entiende”.
Una de las más extrañas consecuencias fue la teoría de los agujeros negros: zonas del espacio con una curvatura tan grande que, si se superaba un cierto límite llamado "el horizonte de los sucesos", nada podía escapar de su atracción, ni tan siquiera la luz. Einstein pensaba que era una simple curiosidad matemática sin existencia real.
Por esos años Edwin Hubble realiza un formidable trabajo de observación y obtención de placas fotográficas, de los entonces llamados "Universos islas", nuestras actuales galaxias. Cuando una fuente de sonido se nos aproxima velozmente lo escuchamos con una determinada frecuencia y cuando se aleja el sonido se torna repentinamente más grave. Este es el llamado "efecto Doppler". La luz, que tiene un carácter ondulatorio, no escapa a este efecto. Cuando la fuente de luz se aleja, su color se torna más rojizo. El espectro luminoso -como el que observamos cuando un rayo atraviesa un prisma- es característico de cada elemento, con rayas de emisión (si el cuerpo es suficientemente caliente) o de absorción cuando la luz atraviesa un gas más frío. Hubble encontró que las rayas espectrales se desplazaban hacia la zona correspondiente al color rojo, lo cual implicaba que la fuente de luz se estaba alejando. Este fenómeno recibió el nombre de "corrimiento al rojo" (redshitf en inglés). Se comprobó que cuanto más lejana era la fuente, más rápido se alejaba. Es decir, el universo se expandía. Por tanto, si todo se ha estado expandiendo, con el transcurso del tiempo, ese todo debió ser más y más pequeño en el pasado, y en la instancia inicial, fue solamente un punto a partir del cual el Universo "nació". Esta teoría debida a Lemaître, Friedmann y otros recibió por parte de Fred Hoyle (que no creía en ella) el nombre un tanto irónico de Big Bang ("gran explosión").
A escala cósmica
El año pasado se dio a conocer el resultado de un estudio realizado en un esfuerzo mancomunado por instituciones europeas y norteamericanas para detectar por primera vez una consecuencia de la Relatividad General a escala cósmica. En proximidades de grandes masas el espectro luminoso de una estrella debería desplazarse al rojo, no ya por el mencionado efecto Doppler sino porque la dilatación del tiempo por la extrema gravedad, haría que la frecuencia de la luz emitida fuera desplazada al rojo como se indica. Este fenómeno se denomina "Corrimiento al Rojo Gravitacional" (Gravitational redshift).
En el centro nuestra galaxia, conocida coma la Vía Láctea, en la constelación de Sagitario, se encuentra un agujero negro denominado Sgr A* con una masa estimada en 4 millones la masa de nuestro Sol. Está ubicado a 26.000 años luz, es decir que la luz tarda 26.000 años recorrer esa distancia. Por cierto, no se ve, pero una cantidad de estrellas orbitan alrededor de él. Una de esas estrellas es la denominada S2 (Sagitario2), cuya órbita -muy elíptica- recorre en 16 años. El punto de máxima aproximación a SgrA* ocurrió el 19 de mayo de 2018, cuando pasó a 20.000 millones de kilómetros (unas 120 veces la distancia Sol-Tierra), alcanzado en ese punto su máxima velocidad, estimada en unos pasmosos 25.000 millones de kilómetros por hora.
Esta proeza científica culmina con 26 años de observación desde el Observatorio de Cerro Paranal en Chile, dependiente del Observatorio Europeo Austral. Cuenta con cuatro telescopios con espejos de 8 metros de diámetro cada uno. Para obtener las posiciones y velocidad de S2 se utilizaron los cuatro en conjunto, con un sistema llamado Gravity que les da la capacidad de resolución de un telescopio de 130 metros de diámetro.
El resultado final es este: Sí, Einstein tenía razón una vez más, el tiempo es más lento cerca de grandes masas y la luz se enrojece cerca de ellas.
(N. de la Redacción: Este tema y otros similares son tratados en las reuniones semanales del Ateneo Amigos de las Ciencias que se realizan en la UTN Facultad Regional Mendoza. Si se desea conocer las actividades de AAC conectarse con ateneoac.mo@gmail.com)
