El legendario físico Albert Einstein fue un pensador adelantado a su tiempo. Nacido el 14 de marzo de 1879, Einstein llegó a un mundo donde aún no se había descubierto el planeta enano Plutón y la idea de los vuelos espaciales era un sueño lejano. A pesar de las limitaciones técnicas de su época, Einstein publicó su famosa Teoría de la Relatividad General en 1915, en la que hacía predicciones sobre la naturaleza del universo que se confirmarían una y otra vez durante más de 100 años.
Aquí hay 10 observaciones recientes que demostraron que Einstein tenía razón sobre la naturaleza del cosmos hace cien años, y una que demostró que estaba equivocado.
La Teoría General de la Relatividad de Einstein describe la gravedad como una consecuencia de la distorsión del espacio-tiempo, esencialmente cuanto más masivo es un objeto, más distorsiona el espacio-tiempo y obliga a los objetos más pequeños a caer sobre él. La teoría también predice la existencia de agujeros negros, objetos masivos que distorsionan tanto el espacio-tiempo que ni siquiera la luz puede escapar de ellos.
Cuando los investigadores que utilizaron el Event Horizon Telescope (EHT) obtuvieron la primera imagen de un agujero negro , demostraron que Einstein tenía razón sobre algunas cosas muy específicas, a saber, que cada agujero negro tiene un punto de no retorno llamado horizonte de eventos , que debe ser aproximadamente redonda y de un tamaño predecible basado en la masa del agujero negro. Una imagen revolucionaria de un agujero negro obtenida por el EHT mostró que esta predicción era absolutamente correcta.
Los astrónomos demostraron una vez más que la teoría de los agujeros negros de Einstein era correcta cuando descubrieron un extraño patrón de radiación de rayos X cerca de un agujero negro a 800 millones de años luz de la Tierra.
Además de los rayos X esperados que brotan del frente del agujero negro, el equipo también descubrió “ecos luminosos” predichos de luz de rayos X emitida detrás del agujero negro, pero aún visible desde la Tierra porque el agujero negro deforma el espacio. tiempo alrededor de sí mismo.
La teoría de la relatividad de Einstein también describe enormes ondas en el tejido del espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales. Estas ondas son causadas por la fusión de los objetos más masivos del universo, como los agujeros negros y las estrellas de neutrones.
Utilizando un detector especial llamado Observatorio de Ondas Gravitacionales Interferométricas Láser (LIGO), los físicos confirmaron la existencia de ondas gravitacionales en 2015 y continuaron descubriendo docenas de otros ejemplos de ondas gravitacionales en los años siguientes, demostrando que Einstein tenía razón una vez más.
El estudio de las ondas gravitacionales puede revelar los secretos de los objetos distantes y masivos que las emiten.
Al estudiar las ondas gravitatorias emitidas por un par de agujeros negros binarios que chocaron lentamente en 2022, los físicos confirmaron que los objetos masivos oscilaron, o precedieron, en sus órbitas a medida que se acercaban, tal como lo había predicho Einstein.
Los científicos han vuelto a ver la teoría de la precesión de Einstein en acción al estudiar una estrella que orbita un agujero negro supermasivo durante 27 años.
Después de completar dos órbitas completas alrededor del agujero negro, la estrella comenzó a “bailar” hacia adelante en forma de roseta, en lugar de moverse en una órbita elíptica fija. Este movimiento confirmó la predicción de Einstein de que un objeto extremadamente pequeño debería girar alrededor de uno comparativamente gigante.
No solo los agujeros negros distorsionan el espacio-tiempo que los rodea, sino que la superdensa capa de estrellas muertas también puede hacerlo. En 2020, los físicos estudiaron cómo una estrella de neutrones había orbitado una enana blanca (dos tipos de estrellas muertas colapsadas) durante los 20 años anteriores y descubrieron una deriva a largo plazo en cómo los dos objetos se orbitaban entre sí.
Según los investigadores, esta deriva probablemente fue causada por un efecto llamado frame-dragging , esencialmente la enana blanca que estira el espacio-tiempo lo suficiente como para cambiar la órbita de la estrella de neutrones ligeramente con el tiempo. Esto vuelve a confirmar las predicciones de la teoría de la relatividad de Einstein.
Según Einstein, si un objeto es lo suficientemente masivo, debería distorsionar el espacio-tiempo de tal manera que la luz distante emitida detrás del objeto parecerá ampliada (como se ve desde la Tierra).
Este efecto se llama lente gravitacional y se usa ampliamente para ampliar objetos en el universo profundo. Se sabe que la primera imagen de campo profundo del Telescopio Espacial James Webb usó el efecto de lente gravitacional de un cúmulo de galaxias a 4.600 millones de años luz de distancia para aumentar en gran medida la luz de las galaxias a más de 13.000 millones de años luz de distancia.
Una forma de lente gravitacional es tan brillante que los físicos no pudieron evitar nombrarla en honor a Einstein. Cuando la luz de un objeto distante se magnifica en un halo perfecto alrededor de un objeto masivo en primer plano, los científicos lo llaman “anillo de Einstein”.
Estos asombrosos objetos existen en todo el espacio y han sido fotografiados por astrónomos y científicos aficionados por igual.
A medida que la luz viaja a través del universo, su longitud de onda cambia y se estira de varias maneras diferentes conocidas como corrimiento al rojo . El tipo más famoso de corrimiento al rojo está relacionado con la expansión del universo (Einstein propuso un número llamado constante cosmológica para dar cuenta de esta aparente expansión en sus otras ecuaciones).
Sin embargo, Einstein también predijo un tipo de “corrimiento al rojo gravitacional” que ocurre cuando la luz pierde energía en el camino desde una depresión en el espacio-tiempo creada por objetos masivos como las galaxias. En 2011, un estudio de la luz de cientos de miles de galaxias distantes demostró que existe el corrimiento al rojo gravitatorio, tal como predijo Einstein.
Las teorías de Einstein parecen ser válidas también en el ámbito cuántico. La teoría de la relatividad supone que la velocidad de la luz en el vacío es constante, lo que significa que el espacio debe verse igual desde todos los lados. En 2015, los investigadores demostraron que este efecto es válido incluso en las escalas más pequeñas, cuando midieron la energía de dos electrones que se mueven en diferentes direcciones alrededor del núcleo de un átomo.
La diferencia de energía entre los electrones permaneció constante independientemente de la dirección en la que se movieran, lo que confirma esta parte de la teoría de Einstein.
En un fenómeno llamado entrelazamiento cuántico, las partículas entrelazadas aparentemente pueden comunicarse entre sí a través de grandes distancias más rápido que la velocidad de la luz, y “elegir” un estado para habitar solo después de haber sido medidas. Einstein odiaba este fenómeno, llamándolo el “terrible efecto a distancia”, e insistía en que ningún efecto puede viajar más rápido que la luz, y que los objetos tienen estados ya sea que los midamos o no.
Pero en un experimento global a gran escala en el que se midieron millones de partículas entrelazadas en todo el mundo, los investigadores descubrieron que las partículas parecen elegir un estado solo en el momento en que se miden, y no antes.
“Hemos demostrado que la cosmovisión de Einstein… en la que las cosas tienen propiedades, ya sea que las observes o no, y ningún efecto viaja más rápido que la luz, no puede ser cierta; al menos una de estas cosas debe ser falsa”, dijo el coautor del estudio. Morgan Mitchell, profesor de óptica cuántica en el Instituto de Ciencias Fotónicas de España, en una entrevista con la revista Live Science en 2018.
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