Una nueva forma de probar uno de los principios básicos que subyacen a la teoría de la relatividad general de Einstein utilizando breves descargas de señales de radio raras del espacio llamadas Fast Radio Bursts es diez veces, cien veces mejor que los métodos de prueba anteriores que usaban rayos gammaráfagas, según un artículo recién publicado en la revista Cartas de revisión física . El documento recibió un resaltado adicional como "Sugerencia del editor" debido a "su importancia particular, innovación y gran atractivo", según los editores de la revista.
El nuevo método se considera un homenaje significativo a Einstein en el centenario de su primera formulación del Principio de equivalencia, que es un componente clave de la teoría de la relatividad general de Einstein. En términos más generales, también es un componente clave de laconcepto de que la geometría del espacio-tiempo está curvada por la densidad de masa de galaxias individuales, estrellas, planetas y otros objetos.
Las ráfagas de radio rápidas son explosiones súper breves de energía que duran solo unos pocos milisegundos. Hasta ahora, solo se han detectado una docena de ráfagas de radio rápidas en la Tierra. Parecen ser causadas por misteriosos eventos más allá de nuestra Vía Láctea,y posiblemente incluso más allá del grupo local de galaxias que incluye la Vía Láctea. La nueva técnica será importante para analizar la abundancia de observaciones de ráfagas rápidas de radio que se espera que detecten observatorios avanzados de señales de radio, que ahora se están planificando.
"Con abundante información de observación en el futuro, podemos obtener una mejor comprensión de la naturaleza física de las ráfagas de radio rápidas", dijo Peter Mészáros, titular de la Cátedra Eberly Family en Astronomía y Astrofísica y profesor de física en Penn State, elautor principal del trabajo de investigación. Al igual que todas las otras formas de radiación electromagnética, incluida la luz visible, las ráfagas de radio rápidas viajan a través del espacio como ondas de partículas de fotones. El número de crestas de ondas que llegan por ráfagas de radio rápidas por segundo - su "frecuencia" -está en el mismo rango que el de las señales de radio ". Cuando detectores más potentes nos brinden más observaciones", dijo Mészáros, "también podremos usar ráfagas de radio rápidas como una sonda de sus galaxias anfitrionas, del espacio entregalaxias, de la estructura de la red cósmica del universo, y como prueba de la física fundamental ".
Se espera que el impacto del nuevo método que utiliza ráfagas de radio rápidas aumente significativamente a medida que se observen más ráfagas, y si su origen se puede establecer con mayor firmeza. "Si se demuestra que las ráfagas de radio rápidas se originan fuera de la Vía Láctea,y si sus distancias se pueden medir con precisión, serán una nueva herramienta poderosa para probar el Principio de Equivalencia de Einstein y para extender el rango de energía probado a frecuencias de banda de radio ", dijo Mészáros.
El Principio de Equivalencia de Einstein requiere que dos fotones de frecuencias diferentes, emitidos al mismo tiempo desde la misma fuente y viajando a través de los mismos campos gravitacionales, lleguen a la Tierra exactamente al mismo tiempo ". Si el Principio de Equivalencia de Einstein es correcto, cualquierel retraso de tiempo que podría ocurrir entre estos dos fotones no debería deberse a los campos gravitacionales que experimentaron durante sus viajes, sino a otros efectos físicos ", dijo Mészáros." Al medir la proximidad en el tiempo de los dos fotones de frecuencia diferenteCuando lleguemos, podemos probar qué tan cerca obedecen el Principio de Equivalencia de Einstein ".
Más específicamente, Mészáros dijo que la prueba que él y sus coautores desarrollaron involucra un análisis de cuánta curvatura espacial experimentaron los fotones debido a objetos masivos a lo largo o cerca de su camino a través del espacio. Él dijo: "Nuestra prueba del Principio de Equivalencia de Einstein usando FastRadio Bursts consiste en verificar cuánto difiere un parámetro, el parámetro gamma, para los dos fotones con frecuencias diferentes ".
Mészáros dijo que el análisis de su equipo de investigación de las menos de una docena de ráfagas de radio rápidas detectadas recientemente "reemplaza en uno o dos órdenes de magnitud los mejores límites anteriores en la precisión del Principio de equivalencia de Einstein", que se basaron en gammarayos y otras energías de una explosión de supernova de 1987, supernova 1987A. "Nuestro análisis utilizando frecuencias de radio muestra que el principio de equivalencia de Einstein se obedece a una parte en cien millones", dijo Mészáros. "Este resultado es un tributo significativo a la teoría de Einstein,en el centenario de su primera formulación "
Además de Mészáros, otros autores del artículo incluyen a Jun-Jie Wei, un estudiante graduado en el Observatorio Purple Mountain de la Academia de Ciencias de China; y dos científicos que recibieron su formación postdoctoral con Mészáros en Penn State y que ahora tienenpuestos académicos y de investigación en China, He Gao y Xue-Feng Wu, quien es el autor correspondiente del artículo.
Esta investigación es apoyada, en parte, por el Programa Nacional de Investigación Básica de China 2014CB845800 y 2013CB834900; NASA, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de los Estados Unidos NNX 13AH50G, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China 11322328y 11433009, y la Academia de Ciencias de China 2011231 y XDB09000000.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Estado Penn . Original escrito por Sam Sholtis. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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