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El estudio se publica esta semana en ‘Nature’

La luz de los cúmulos de galaxias apoya la teoría de la relatividad

Investigadores de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) han medido la luz procedente de cúmulos de galaxias lejanos y los resultados coinciden con los predichos por la teoría de la relatividad de Einstein para el llamado 'corrimiento al rojo gravitacional'. El estudio también apoya la existencia de materia oscura en el universo.

Nuevas mediciones apoyan la teoría de la relatividad a escala cosmológica
Nuevas mediciones apoyan la teoría de la relatividad a escala cosmológica. Foto: Hubble Space Telescope.

Investigadores de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) han medido la luz procedente de cúmulos de galaxias lejanos y los resultados coinciden con los predichos por la teoría de la relatividad de Einstein para el llamado “corrimiento al rojo gravitacional”. El estudio también apoya la existencia de materia oscura en el universo.

Según la teoría de la relatividad de Einstein, la gravedad afecta a la luz. La fuerza gravitatoria ejercida por objetos muy masivos hace que la luz de objetos lejanos –como galaxias o cúmulos– se desplace hacia el rojo del espectro electromagnético, en un fenómeno conocido como 'corrimiento hacia el rojo'. Hasta ahora, esto nunca se había comprobado en escalas mayores a la del sistema solar

“Esta es la primera medición de corrimiento al rojo gravitacional (redshift, en inglés) a escalas cosmológicas, ya que las detecciones previas se habían obtenido a escalas mucho menores, como la Tierra o el Sol”, destaca a SINC Radek Wojtak, investigador del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague (Dinamarca).

El equipo danés ha medido el redshift gravitacional de la luz procedente de unos 8.000 cúmulos de galaxias incluidas en el catálogo SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Los resultados, que se publican esta semana en Nature, son consistentes con las predicciones de la teoría de la relatividad.

Los investigadores compararon las galaxias que se encuentran en el centro de los cúmulos respecto a las de la periferia, y midieron pequeñas diferencias en el corrimiento al rojo. “Pudimos observar que la luz procedente de las galaxias del interior tenía que ‘arrastrarse’ a través del campo gravitacional, mientras que para la luz procedente de las del exterior salía más facilmente", explica Wojtak.

Después midieron la masa total de todo el cúmulo de galaxias y obtuvieron la energía potencial gravitatoria. Mediante la teoría general de la relatividad calcularon el desplazamiento al rojo gravitacional para las diferentes ubicaciones de las galaxias.

“Resultó que los cálculos teóricos del redshift gravitacional eran totalmente coherentes con las observaciones astronómicas”, recalca el investigador. “Nuestro análisis demuestra que el corrimiento al rojo de la luz está proporcionalmente compensado en relación con la influencia gravitacional procedente de la gravedad del cúmulo de galaxias, y nuestras observaciones se ajustan a la teoría de la relatividad”.

En las últimas semanas algunos planteamientos de esta teoría, relativos a que nada puede viajar a una velocidad superior a la de la luz, se han puesto en entredicho con los resultados del experimento OPERA, que ha detectado neutrinos a una velocidad ligeramente superior. “De confirmarse, no creo que pudiese afectar a nuestros resultados, ya que el efecto de ese experimento es extremadamente pequeño comparado con el corrimiento al rojo gravitacional”, señala Wojtak.

Relación con la materia y energía oscuras

El científico también destaca las aportaciones del estudio en la investigación del universo oscuro: “Nuestras mediciones apoyan sólidamente el modelo de materia oscura y son inconsistentes con la teoría alternativa denominada TeVes (Tensor-Vector-scalear gravity, que trata de explicar las observaciones por modificaciones en la gravedad sin asumir la presencia de materia oscura)”.

Otro de los principales componentes del universo es la energía oscura, que, según los modelos teóricos, actúa como si fuera un vacío que provoca que la expansión del universo se acelere. Según los cálculos basados en la teoría de la relatividad de Einstein, la energía oscura constituye el 72 por ciento de la estructura del universo. Muchas teorías alternativas tratan de explicar esa expansión acelerada sin la presencia de energía oscura, un asunto que también aborda el estudio.

“Ahora la teoría general de la relatividad ha sido testada a escala cosmológica y se confirma que la teoría general de la relatividad funciona, lo que implica que existen sólidos indicios sobre la presencia de energía oscura", apunta Wojtak. En cualquier caso los resultados tampoco excluyen otros modelos alternativos de gravedad.

Referencia bibliográfica

Radosław Wojtak, Steen H. Hansen, Jens Hjorth: “Gravitational redshift of galaxies in clusters as predicted by general relativity”. Nature 477 (7366): 567-569, 29 de septiembre de 2011. Doi:10.1038/nature10445.

Fuente: Nature/Universidad de Copenhague
Derechos: Creative Commons

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