23/Oct/04

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Cuando la Tierra gira, el espacio se tuerce

Una de las últimas predicciones no demostradas de la relatividad general fue confirmada con una medición razonablemente precisa de cómo la rotación terrestre deforma el tejido espacial. El experimento, llevado a cabo virtualmente sin costo mediante telémetros láser ubicados en la Tierra, se adelanta a la Sonda Gravitatoria B, un dispositivo de 700 millones de dólares lanzado en abril para probar exactamente el mismo efecto. Sin embargo, el equipo de la Sonda Gravitatoria B cuestionó si el resultado es realmente tan preciso como parece.

(Nature) La deformación del espacio es una consecuencia de la teoría general de la relatividad de Einstein, que describe la gravedad como una curvatura en el espacio producida por objetos en éste. También implica que la masa rotante arrastrará al espacio a su alrededor, como un objeto que gire dentro de la melaza -un efecto conocido como efecto Lense-Thirring. Este efecto es importante para entender situaciones extremas como la rotación de los quasars y la rotación de chorros de gas alrededor de agujeros negros.

El efecto fue predicho por primera vez por los físicos austríacos Joseph Lense y Hans Thirring en 1918, pero hasta el momento los científicos no tenían instrumentos lo suficientemente precisos para medir sus tenues perturbaciones en el tejido del Universo.

Ignazio Ciufolini, de la Universidad de Lecce, Italia, y Erricos Pavlis, de la Universidad de Maryland en Baltimore, trazaron las trayectorias de dos satélites de la NASA, LAGEOS y LAGEOS 2, a lo largo de 11 años con telémetros láser, con una precisión de unos pocos milímetros. El efecto movía las órbitas de estos satélites fuera de su posición unos dos metros por año, informaron los investigadores en el ejemplar de Nature de esta semana.

Los investigadores dicen que sus resultados muestran en un 99% el valor predicho por la relatividad, con un error de hasta un 10%. "Sus resultados son los primeros en medir con una precisión razonable el efecto Lense-Thirring", comenta el físico Neil Ashby, de la Universidad de Colorado en Boulder.

Dudas
Pero algunos científicos no están convencidos de que las mediciones sean tan precisas como afirman los investigadores italianos. "Una de las dificultades es separar el efecto de arrastre del enorme efecto gravitatorio de la Tierra", dice Clifford Will, un físico de la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri, quien dirige el Comité Científico Consultivo de la NASA para la Sonda Gravitatoria B.

Si la Tierra fuera perfectamente simétrica, el efecto Lense-Thirring sería fácil de medir. Pero la grumosa Tierra genera un campo gravitatorio desigual, hace notar Will, lo que mueve a los satélites aún más que dicho efecto.

Para separar ambos efectos, Ciufolini y Pavlis usaron un mapa del campo gravitatorio terrestre provisto por la misión de la NASA denominada GRACE, lanzada en marzo del 2002. Ésta se basa en dos satélites que orbitan la Tierra a 220 kilómetros, midiendo los tenues cambios perceptibles a esa distancia a medida que transitan diferentes partes del campo gravitatorio terrestre. Los intentos previos de Ciufolini de medir el efecto Lense-Thirring tuvieron un error del 20%, debido a que no contaron con el beneficio del modelo gravitatorio GRACE.

"El método del telémetro láser puede dar exactitud, pero aún es incierto si los modelos gravitatorios GRACE son lo suficientemente buenos", dice el físico John Ries, de la Universidad de Texas en Austin. Will añade que el equipo de la Sonda Gravitatoria B también es escéptico, y piensa que Ciufolini pudo haber subestimado drásticamente sus errores.

¿Adelantado?
De todos modos, se espera que el experimento de la Sonda Gravitatoria B brinde muy pronto una medida del efecto Lense-Thirring con una precisíon del 1%. "Yo admiro a la gente que ha trabajado por 40 años en este experimento. Es ciertamente valioso", dice Ciufolini.

Los físicos no esperan sin embargo que estos experimentos refuten la relatividad, pero insisten en que es esencial confirmarla. "Podría haber un efecto", dice Will. "No ha sido medido, así que tenemos que medirlo". Pero concede: "El asunto es delicado cuando cuesta demasiado".

La última gran predicción sin confirmar de la relatividad general es la existencia de ondas gravitatorias. El experimento LIGO, llevado a cabo por el California Institute of Technology y el Massachusetts Institute of Technology, ya está buscándolas en la Tierra, mientras que se planea el lanzamiendo de las sondas LISA de la NASA para el 2010.