Einstein gana la batalla incluso en otra galaxia

Ahora, un equipo internacional de astrónomos ha utilizado dos de los mejores instrumentos disponibles, el Telescopio Espacial Hubble y el Very Large Telescope del Observatorio Europeo del Sur, en Chile, para comprobar con una precisión sin precedentes si la Teoría General de la Relatividad de Einstein funciona igual fuera que dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Y lo ha hecho estudiando una galaxia relativamente cercana, ESO 325-G004, que actúa como una poderosa «lente gravitacional» , distorsionando la luz que le llega de galaxias más lejanas.

De este modo, comparando la masa de esta galaxia con el grado de curvatura del espacio a su alrededor, los astrónomos fueron capaces de comprobar que la gravedad, a esas escalas astronómicas, se comporta tal y como predice la Relatividad General. Es decir, de la misma forma en que lo hace a escalas mucho más pequeñas.

El trabajo, capitaneado por Thomas Collet, de la Universidad de Portsmuth, en Reino Unido, y que puede consultarse aquí, descarta una buena parte de las teorías «alternativas» sobre la gravedad y constituye el test más preciso hasta ahora de la teoría de Einstein cuando se aplica a distancias cosmológicas.

La Teoría General de la Relatividad predice que los objetos son capaces de deformar el «tejido espacio-temporal» en el que se encuentran, del mismo modo en que una esfera de hierro deformaría la superficie de una sábana que mantuviéramos tensa sujetando sus cuatro esquinas. Por supuesto, cuanto mayor sea la masa del objeto, mayor será la deformación del espacio-tiempo.

Esa deformación, o curvatura, hace que cualquier rayo de luz que pase por ella se desvíe de su trayectoria, dando como resultado un fenómeno conocido como «lente gravitacional», un efecto que se nota especialmente en los objetos más masivos y que tiene la virtud de magnificar, y de hacer visibles para nosotros, galaxias muy lejanas a las que nuestros telescopios no consiguen llegar. Las lentes gravitacionales, en efecto, son profusamente usadas por los científicos a modo de «lupas cósmicas», para observar galaxias que de otro modo estarían fuera de su alcance.

En la actualidad, se conocen algunos cientos de fuertes lentes gravitacionales, pero la mayoría de ellas se encuentran demasiado lejos de nosotros como para medir con precisión sus masas. Sin embargo, ese no es el caso de la galaxia elíptica ESO 325-G004, una de las lentes gravitacionales más próximas, a «solo» 450 millones de años luz de la Tierra.

Gracias al instrumento MUSE del Very Large Telescope, los investigadores pudieron calcular la masa de ESO 325-G004 basándose en los movimientos internos de sus estrellas. Y gracias al Hubble, fueron capaces de observar el «anillo de Einstein» formado por la luz de una galaxia distante, distorsionada por la masa de la propia ESO 325-G004. El estudio combinado de ambas cosas permitió a los astrónomos medir cómo la enorme masa de ESO 325-G004 distorsionaba la luz y, por lo tanto, el espacio-tiempo a su alrededor.

En palabras de Thomas Collet, «establecimos la masa de la galaxia ESO 325-G004, en el primer plano de MUSE, y medimos la magnitud del efecto de lente gravitacional con el Hubble. Luego comparamos estas dos formas de medir la fuerza de la gravedad y el resultado fue exactamente el que predice la Relatividad General, con un grado de incertidumbre de apenas el nueve por ciento. Se trata de la prueba más precisa de la Relatividad General fuera de la Vía Láctea hasta la fecha. ¡Y eso usando solo una galaxia! ».

La Relatividad General ha sido probada con exquisita precisión en las escalas del Sistema Solar y en los movimientos de las estrellas que hay alrededor del agujero negro central de nuestra galaxia, pero nunca habían existido pruebas precisas en escalas astronómicas más grandes. Pruebas que resultan de vital importancia a la hora de validar nuestro actual modelo cosmológico.

Como ya se ha dicho, el hallazgo tiene importantes implicaciones para los modelos de gravedad alternativos a la Relatividad General. Esas teorías predicen que los efectos de la gravedad en la curvatura del espacio-tiempo dependen de la escala, es decir, que la gravedad se comporta de forma diferente cuando actúa a escalas astronómicas que cuando lo hace a escalas más pequeñas. Collet y su equipo han hallado que es «muy poco probable» que esto sea cierto. A menos que esas diferencias solo ocurran en escalas de longitud superiores a los 6.000 años luz.

« El Universo -afirma Bob Nichol, otro de los miembros del equipo- es un lugar increíble, y nos proporciona lentes que podemos utilizar como si fueran laboratorios . Resulta muy satisfactorio poder utilizar los mejores telescopios del mundo para desafiar a Einstein, y todo para descubrir cuánta razón tenía».