¿Se encuentra la Tierra en un vórtice del espacio-tiempo?

Vórtice Espacio-Tiempo

Escrito por: MIK
La nave espacial Gravity Probe B de la NASA ha reunido toda la información que los físicos necesitan para comprobar una extraña predicción de la relatividad de Einstein.

Noviembre 16, 2005: ¿Se encuentra la Tierra en un vórtice del espacio-tiempo? Pronto conoceremos la respuesta. Un experimento de física de la NASA/Universidad de Stanford, denominado Sonda de Gravedad B (ó GP-B por las siglas en inglés de Gravity Probe B), terminó recientemente un año de recolección de datos científicos, en órbita alrededor de la Tierra.

Los resultados, que llevarán otro año más para ser analizados, deberán revelar la forma del espacio-tiempo alrededor de la Tierra... y posiblemente, el vórtice.

El tiempo y el espacio, de acuerdo a las teorías de la Relatividad de Einstein, van tejidos conjuntamente, formando una tela de cuatro dimensiones denominada "espacio-tiempo". La enorme masa de la Tierra ahueca esta tela, al igual que una persona pesada que se sentase en el centro de un botador elástico. La gravedad, dice Einstein, es simplemente el movimiento de los objetos siguiendo las líneas curvadas de esa depresión. Si la Tierra estuviera estacionaria, este sería el final de la historia. Pero la Tierra no está estacionaria. Nuestro planeta gira, y el giro debería torcer la depresión ligeramente, estirándola hacia un remolino de cuatro dimensiones. Esto es lo que GP-B fue a averiguar al espacio.

Arriba: Concepto artístico del torcimiento del espacio-tiempo alrededor de la Tierra.

La idea detrás del experimento es muy simple: Ponga un giroscopio en movimiento en órbita alrededor de la Tierra, con el eje de giro apuntando hacia alguna estrella distante como punto fijo de referencia. Libre de fuerzas externas, el eje del giroscopio debería seguir apuntando a la estrella para siempre. Pero si el espacio está curvado, la dirección del eje del giroscopio debería, con el tiempo, mostrar una leve desviación . Observando este cambio de dirección con relación a la estrella, podrán medirse los torcimientos del espacio-tiempo.

En la práctica, el experimento es extremadamente difícil. Los cuatro giroscopios en el GP-B son las esferas más perfectas jamás fabricadas por los humanos. Estas bolas, del tamaño de pelotas de ping-pong, hechas de cuarzo fundido y silicio, miden casi 4 centímetros de diámetro y nunca varían de ser una esfera perfecta por más de 40 capas atómicas de espesor. Si los giroscopios no fuesen tan esféricos, el eje de giro se tambalearía aún sin los efectos de la relatividad. Según los cálculos, el tiempo-espacio torcido alrededor de la Tierra debería ocasionar que el eje de los giroscopios se moviera solamente 0,041 arco segundos en un año. Un arco Segundo es 1/3600avo de grado. Para medir este ángulo con precisión, la GP-B necesitó de una fantástica precisión de 0,0005 segundos de arco. Es como si quisiéramos medir el espesor de una hoja de papel puesta de canto a 160 kilómetros de distancia. Los investigadores de la GP-B inventaron toda una serie de nuevas tecnologías para hacer que esto fuese posible. Desarrollaron un satélite "libre de arrastre" que pudiera deslizarse por las capas exteriores de la atmósfera de la Tierra sin causar ninguna perturbación en los giroscopios. Se las ingeniaron para mantener fuera de la nave espacial al penetrante campo magnético de la Tierra. También prepararon un dispositivo para medir el giro de un giroscopio —sin tocarlo. Llevar a cabo el experimento fue un reto fantástico. Una gran cantidad de tiempo y dinero se empleó en ello, pero los científicos del GP-B parece que lo han logrado.

Derecha: Uno de los giroscopios esféricos de la Gravity Probe B

"No hubo mayores sorpresas" en el desarrollo de los experimentos, dice el profesor de física Francis Everitt, el investigador principal de la GP-B en la Universidad de Stanford. Ahora que se ha terminado con la recolección de datos, dice que el humor entre los científicos de la GP-B es de "gran entusiasmo y el reconocimiento de que ahora se enfrentan a una gran cantidad de trabajo por delante".

Un análisis cuidadoso y a conciencia de todos los datos ya se encuentra en proceso. Los científicos lo realizarán en tres etapas, explica Everitt. Primero, estudiarán los datos de cada día del año de experimentos, buscando irregularidades. Después, separarán los datos en grupos de un mes de duración y finalmente revisarán todo el año. Haciéndolo de esta manera, los científicos podrán encontrar cualquier problema que un análisis más simple no detectaría.

A su debido tiempo, científicos de todo el mundo harán un escrutinio de los datos. Dice Everitt, "pero queremos que los críticos más severos, seamos, primero, nosotros mismos".

Las apuestas están por lo alto. Si detectaron el vórtice, precisamente como se esperaba, eso simplemente significa que Einstein estaba en lo correcto, otra vez. Pero ¿qué pasa si no es así? Podría existir un error en la teoría de Einstein, una pequeña discrepancia que iniciaría una nueva revolución en la Física.

Aunque primero, hay una gran cantidad de datos para analizar. ¡Estén pendientes!

Créditos

Autor: Dr. Tony Phillips
Funcionario Responsable de NASA: Ron Koczor
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Relaciones con los Medios: Steve Roy
Traducción al Español: Liberto Brun / Carlos Román

El propósito y misión de estos reportajes es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA