Después de que el experimento de los neutrinos pusiera en duda sus postulados más fundamentales, la medición de la luz de las galaxias confirma, por primera vez a escala cósmica, la teoría de la relatividad del genial físico.
Si los científicos del CERN y su experimento de los neutrinos más rápidos que la luz no quisieron dar la razón a Einstein hace tan solo unos días, el Universo entero lo hace ahora a lo grande. Investigadores del Centro de Cosmología Oscura en el instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague han puesto a prueba por primera vez la teoría de la Relatividad a una escala mayor que el Sistema Solar. Los científicos han logrado medir cómo la luz emitida por las galaxias es afectada por la gravedad, y sus resultados, publicados en la revista Nature, confirman lo que en su día anunció el genial físico de origen alemán. En efecto, las grandes masas como las galaxias pueden afectar a la velocidad de los fotones, retrasando su llegada a la Tierra como si se tratara de un obstáculo. Además, la investigación respalda la existencia de la materia y la energía oscura, unas fuerzas invisibles cuestionadas por algunos teóricos.
Hasta ahora, los científicos han estudiado intensamente las propiedades de la luz que emiten las estrellas, el único vínculo físico que nos une a ellas. De esta forma, pueden averiguar si esa estrella se acerca o se aleja de nosotros y a qué velocidad. ¿Cómo es posible? La longitud de onda de un rayo de luz se deforma con el movimiento, hacia la parte roja del espectro electromagnético (lo que se llama corrimiento hacia el rojo) o hacia la parte azul, según el objeto emisor está alejándose o acercándose. El corrimiento al rojo indica cuánto se ha expandido el Universo desde que la luz fue emitida hasta que llegó a la Tierra. Además, de acuerdo con la teoría general de la relatividad de Einstein, la luz también se ve afectada por la gravedad de las grandes masas, y lo rayos luminosos sufren alteraciones al pasar cerca de fuertes campos gravitatorios, como las galaxias y los agujeros negros. En ese caso, se produce un corrimiento al rojo por causa de la gravedad. Pero esta influencia gravitatoria de la luz nunca se había medido en una escala cosmológica.
«Es realmente maravilloso. Vivimos en una época con la capacidad tecnológica para medir realmente estos fenómenos», dice el astrofísico Radek Wojtak, responsable de la investigación. El equipo examinó las mediciones de luz de aproximadamente 8.000 cúmulos de galaxias. Estos clusters son acumulaciones de miles de galaxias unidas por su propia gravedad. Esta gravedad afecta a la luz que las galaxias envían al espacio.
Teoría confirmada
Los investigadores analizaron las galaxias que se encuentran en mitad de los cúmulos y las que están en la periferia, y midieron la longitud de onda de la luz. En efecto, descubrieron pequeñas diferencias en el corrimiento al rojo. «La luz emitida por galaxias en mitad de un cúmulo tiene que "arrastrarse" a través del campo gravitacional, mientras que la luz de las galaxias distantes lo tiene más fácil para emerger», explica Wojtak.
Después, los científicos midieron la masa total del cúmulo galáctico y su potencial gravitatorio. Mediante el uso de la teoría general de la relatividad, pudieron calcular el desplazamiento al rojo para los diferentes lugares de las galaxias. Y, sí, Einstein no se equivocaba. «Resultó que los cálculos teóricos del corrimiento hacia el rojo gravitatorio sobre la base de la teoría de la relatividad general estaban en completo de acuerdo con las observaciones astronómicas. Nuestras observaciones confirman la teoría de la relatividad», afirma el investigador.
Materia y energía oscuras
El descubrimiento puede ayudar a desentrañar algunos de los misterios del Universo, como la materia y la energía oscuras. Además de los cuerpos celestes visibles como las estrellas, planetas y galaxias, el Universo se compone de una gran cantidad de materia que los investigadores creen que tiene que estar allí pero que no puede ser observada, ya que no emite ni refleja la luz. Es invisible y por eso se llama materia oscura. Otro de los componentes es la energía oscura, que de acuerdo con los modelos teóricos actúa como una especie de vacío que provoca la aceleración de la expansión del Universo. Según los cálculos, que se basan en la teoría de la relatividad de Einstein, la energía oscura constituye el 72% de la estructura del cosmos. Discutida por algunos teóricos, los nuevos resultados avalan su existencia.
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