Un test más estricto de la teoría general de la relatividad con estrellas binarias de neutrones
25/10/2017 de Max Planck Institutes for Gravitational Physics
Las restricciones sobre las desviaciones de la relatividad general impuestas por el cronometrado de púlsares deja una laguna entre 1.6 y 1.7 masas solares. Las observaciones de ondas gravitacionales de estrellas binarias de neutrones de la masa apropiada podrían rellenar esta laguna y restringir aún más las teorías alternativas de la gravedad. Crédito: L. Shao (Max Planck Institute for Gravitational Physics & Max Planck Institute for Radio Astronomy), N. Sennett, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics).
La teoría general de la relatividad ha resistido a 100 años de escrutinio experimental. Sin embargo, estos tests no especifican lo bien que obedecen esta teoría los campos gravitatorios muy fuertes producidos por estrellas de neutrones en fusión. Ahora técnicas nuevas y más sofisticadas pueden buscar desviaciones de la relatividad general con una sensibilidad sin precedente. Así, un equipo de científicos de los Institutos Max Planck de Física Gravitatoria y de Radioastronomía han estudiado dos de estas herramientas para comprobar el régimen de campos gravitatorios intensos – observaciones de púlsares y de ondas gravitacionales- y han demostrado que combinando estos métodos pueden comprobar teorías alternativas a la teoría de la relatividad general.
Los autores investigaron teorías de la gravedad en las que los fuertes campos gravitatorios del interior de las estrellas de neutrones difieren de los predichos por la relatividad general. Esta desviación hace que los sistemas binarios radien energía y se fusionen más rápidamente que en la relatividad general, un comportamiento que debería de verse en las observaciones de estrellas de neutrones.
«La aceleración gravitatoria en la superficie de una estrella de neutrones es unas 2×1011 veces la de la Tierra, lo que las convierte en objetos excelentes para el estudio de la teoría general de la relatividad de Einstein y de teorías alternativas en regímenes de campos fuertes», explica el Dr. Lijing Shao (Albert Einstein Institute/AEI). «En un estudio sistemático con tecnologías de cronometrado de púlsares, fuimos capaces de poner restricciones sobre una clase de teorías alternativas de la gravedad demostrando por primera vez en detalle cómo dependen de la física de la materia extremadamente densa que contienen».
Shao y sus colaboradores estudiaron inicialmente sistemas de púlsares binarios, cada uno formado por una estrella de neutrones y una enana blanca. Descubrieron que las mejores restricciones sobre la gravedad modificada que se obtienen a partir de púlsares binarios dejan lagunas que podrían ser rellenadas por los detectores de ondas gravitatorias. «Los detectores LIGO-Virgo podrían descubrir pronto sistemas binarios de estrellas de neutrones con las masas adecuadas para mejorar las restricciones impuestas por las pruebas con púlsares binarios y proporcionar un test cualitativamente nuevo de la teoría general de la relatividad de Einstein y de teorías alternativas», comenta la profesora Alessandra Buonanno (AEI).
