Pruebas de relatividad general


Las pruebas de relatividad general sirven para establecer evidencia observacional para la teoría de la relatividad general . Las tres primeras pruebas, propuestas por Albert Einstein en 1915, se referían a la precesión "anómala" del perihelio de Mercurio , la curvatura de la luz en los campos gravitatorios y el corrimiento al rojo gravitacional . La precesión de Mercurio ya era conocida; experimentos que muestran la flexión de la luz de acuerdo con las predicciones de la relatividad generalse realizaron en 1919, con mediciones cada vez más precisas realizadas en pruebas posteriores; y los científicos afirmaron haber medido el corrimiento al rojo gravitacional en 1925, aunque las mediciones lo suficientemente sensibles como para confirmar la teoría no se realizaron hasta 1954. Un programa más preciso que comenzó en 1959 probó la relatividad general en el límite del campo gravitatorio débil, limitando severamente las posibles desviaciones del teoría.

En la década de 1970, los científicos comenzaron a realizar pruebas adicionales, comenzando con la medición de Irwin Shapiro del retardo de tiempo relativista en el tiempo de viaje de la señal de radar cerca del sol. A partir de 1974, Hulse , Taylor y otros estudiaron el comportamiento de los púlsares binarios que experimentan campos gravitatorios mucho más fuertes que los que se encuentran en el Sistema Solar. Tanto en el límite del campo débil (como en el Sistema Solar) como con los campos más fuertes presentes en los sistemas de púlsares binarios, las predicciones de la relatividad general han sido extremadamente bien probadas.

En febrero de 2016, el equipo de Advanced LIGO anunció que había detectado directamente ondas gravitacionales de una fusión de agujeros negros. [1] Este descubrimiento, junto con detecciones adicionales anunciadas en junio de 2016 y junio de 2017, [2] probó la relatividad general en el límite de campo muy fuerte, sin observar hasta la fecha desviaciones de la teoría.

Albert Einstein propuso [3] [4] tres pruebas de la relatividad general, posteriormente denominadas "pruebas clásicas" de la relatividad general, en 1916:

En la carta a The Times (de Londres) del 28 de noviembre de 1919, describió la teoría de la relatividad y agradeció a sus colegas ingleses por su comprensión y puesta a prueba de su trabajo. También mencionó tres pruebas clásicas con comentarios: [5]

Según la física newtoniana , un objeto en un sistema de dos cuerpos (aislado), que consta del objeto que orbita alrededor de una masa esférica, trazaría una elipse con el centro de masa del sistema en un foco de la elipse. El punto de máxima aproximación, llamado periapsis (o perihelio, cuando el cuerpo central es el Sol ), es fijo . Por tanto, el eje mayor de la elipse permanece fijo en el espacio. Ambos objetos orbitan alrededor del centro de masa de este sistema, por lo que cada uno tiene su propia elipse. Sin embargo, una serie de efectos en el Sistema Solar hacen que el perihelio de los planetas gire en precesión (rote) alrededor del Sol o, de manera equivalente, hace que el eje principal gire alrededor del centro de masa, cambiando así su orientación en el espacio.[6] La causa principal es la presencia de otros planetas que se perturban mutuamente la órbita. Otro efecto (mucho menos significativo) es el achatamiento solar .


Tránsito de Mercurio el 8 de noviembre de 2006 con las manchas solares #921, 922 y 923
La precesión del perihelio de Mercurio
Una de las fotografías de Eddington del experimento del eclipse solar de 1919 , presentada en su artículo de 1920 anunciando su éxito.
El corrimiento al rojo gravitacional de una onda de luz a medida que se mueve hacia arriba contra un campo gravitatorio (causado por la estrella amarilla debajo).
El satélite LAGEOS-1. ( profundidad = 60 cm)
Un anillo brillante de material que rodea un centro oscuro que marca la sombra del agujero negro supermasivo de M87 . La imagen también proporcionó una confirmación clave de la relatividad general. [119]