El Telescopio Hubble demuestra la relatividad general de Einstein

enana blanca

Desde su lanzamiento en 1990 el telescopio espacial Hubble nos ofrece la posibilidad de descubrir el universo con una gran calidad. Gracias a sus numerosos instrumentos y mejoras, ha permitido poner a prueba varias hipótesis. Una de las tareas de Hubble es la de buscar comprobar la teoría de la relatividad, la cual predice la existencia de lentes gravitacionales. En esta ocasión se ha usado este fenómeno para medir con gran precisión la masa de una estrella enana blanca solitaria.

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Con una temperatura de más de 100 000 grados centígrados, la enana blanca LAWD 37 aparece en el centro de esta imagen del Hubble. Los picos son producidos por difracción entre la luz de la estrella y los soportes del espejo en el telescopio. Créditos: NASA, ESA, P. McGill (Univ. of California, Santa Cruz and University of Cambridge), K. Sahu (STScI), J. Depasquale (STScI)

Curvando la luz

Gracias al trabajo de Albert Einstein sobre las teorías de la relatividad general, tenemos una gran forma de entender el universo. Esta nos dice cómo la presencia de masa deforma el espacio-tiempo. Esto a su vez afectando a los demás objetos en las inmediaciones. A su vez, predice perturbaciones en el camino de la luz cuando esta pasa cerca de objetos muy masivos. Alterando su trayectoria y generando efectos similares a los causados por lentes, mismos que son observador por el Hubble.

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Ilustración de cómo la luz de la estrella de fondo es «doblada» por la gravedad de la LAWD 37 en el proceso de lente gravitacional. Esto genera un cambio en la posición del cielo donde aparece vista por el telescopio.

Las enanas blancas son los restos calientes de estrellas similares al Sol. En sus últimas etapas de vida, tras haber quemado el hidrógeno, helio, hasta el hierro y perder la capacidad de sostener una fuerza opuesta a la gravedad que la mantenga estable, la estrella expulsará sus capas exteriores. Dejando atrás un núcleo que gira a gran velocidad y a pesar de no tener una constante fusión nuclear, mantiene parte de la temperatura original.

Midiendo la masa a distancia

Previamente, la gran mayoría de mediciones de la masa de enanas blancas ser realizaba por medio de observaciones a sistemas binarios. Donde al medir las perturbaciones de su compañera se podía inferir la masa de la estrella. Aunque esto estaba limitado a aquellas con un periodo orbital de varios meses o hasta poco años.

En esta ocasión la estrella LAWD 37, una enana blanca solitaria a 15 años luz de distancia y con una edad de mil millones de años, iba a presentar una ocultación estelar desde la perspectiva de Hubble. Es decir, aparentemente pasaría por enfrente de una estrella de fondo. Al estudiar el comportamiento de su luz al afectarse por el efecto de lente se desea poder inferir la masa de la enana blanca.

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Gráficos de como la luz de la estrella de fondo ha sido afectada por LAWD 37, cambiando su posición aparente en el cielo. Créditos: NASA, ESA, P. McGill (Univ. of California, Santa Cruz and University of Cambridge), K. Sahu (STScI), J. Depasquale (STScI)

Hubble apuntó varias veces a lo largo de años a cómo la luz de la estrella de fondo era afectada según la teoría de la relatividad general. Haciendo un gran esfuerzo por eliminar el resplandor de la enana blanca, la cual es al menos 400 veces más brillante, se logró reconstruir la trayectoria de la luz de fondo. A su vez, se obtuvo con gran precisión la masa de LAWD 37, la cual corresponde a un 56 % de la de nuestro Sol. Mismo resultado que apoya nuestros modelos estelares y la teoría de la relatividad general.

Al estudiar la relación masa-radio de estas enanas blancas se pueden conocer más sobre la estructura y composición de ellas. Y ofrecernos pistas sobre las teorías de materia degenerada, gases supercomprimidos por efectos de la gravedad que llegan a asemejarse a sólidos. Así como continuar el trabajo del Hubble en demostrar la relatividad general. Gracias a nuevos observatorios estas observaciones podrán realizarse con aún más detalle y seguir desvelando los misterios del universo.

Francisco Andrés Forero Daza
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