Científicos son testigos por primera vez de cómo una estrella arrastra el tejido de la realidad

En 1918, Josef Lense y HansThirring, dos matemáticos austriacos, reflexionaban sobre las repercusiones de la recientemente publicada teoría general de la relatividad de Albert Einstein. Si la gravedad podía deformar el tejido del espacio, pensaron, entonces los objetos que giraban a gran velocidad podrían arrastrar el continuo espacio-tiempo en torno a ellos con su rotación.

Un siglo más tarde, según un estudio publicado el 31 de enero de 2020 en la revista Science, los científicos finalmente han podido presenciar este efecto, conocido como precesión de Lense-Thirring, en el sistema solar PSR J1141-6545.

“Es la primera evidencia del efecto de precesión en un sistema solar binario”, señaló en un email el principal autor del estudio, Vivek Venkatraman Krishnan, físico del Instituto Max Planck de Radioastronomía. “Son sistemas en los que hay dos estrellas orbitando una en torno a la otra, a diferencia de nuestro Sol, que está solo”.

El sistema PSR J1141-6545 fue descubierto en los 90 gracias al radiotelescopio Parkes, en Australia, y los astrónomos en seguida vieron que sería un laboratorio natural de gran utilidad para investigar la relatividad general. Según postula esta, todos los objetos rotatorios arrastran el espacio tiempo a su alrededor, un efecto que resulta más fácil de detectar en cuerpos celestes de masa muy superiores, que giran también a velocidades increíblemente altas.

El sistema contiene un púlsar y una enana blanca, dos tipos de estrellas muertas. La enana blanca gira a muchísima velocidad debido a interacciones pasadas con su compañera, mientras que el ultradenso púlsar actúa como una especie de “reloj cósmico” gigante que los científicos pueden usar para el arrastre del espacio-tiempo con la rotación de la enana blanca.

“El periodo de rotación de nuestro Sol es de unos 25 días, demasiado lento para provocar un arrastre mesurable”, señaló Venkatraman Krishnan. “Sin embargo, en estrellas como los agujeros negros, las estrellas de neutrones y las enanas blancas ⎯si tienen la masa y la velocidad de rotación suficiente⎯ el efecto puede llegar a ser mesurable”.

PSR J1141-6545 es especial porque la enana blanca del sistema se formó antes que el púlsar, cuando la secuencia normal para estos sistemas binarios es la inversa. La estrella que creó el púlsar estaba ya en su lecho de muerte hace cosa de un millón de años, pero antes de explotar y adoptar su forma superdensa, se desprendió de gran parte de su material externo.

Parte de ese material estelar fue a parar a la enana blanca y aceleró enormemente su ciclo de rotación hasta los tres minutos, en vez de las horas que suelen tardar en completarlo las enanas blancas.

Casualmente, la compañera de la enana blanca emite pulsaciones de luz a intervalos de tiempo muy precisos ⎯de ahí su nombre, púlsar⎯, lo cual hace de estos objetos instrumentos tan útiles como relojes cósmicos. A lo largo de los últimos 20 años, los astrónomos han cronometrado los pulsos de PSR J1141-6545 y se producen a intervalos de diminutas fracciones de segundo. Esto les permitió observar una deriva gradual del plano orbital del sistema del orden de 0,0004 grados por año, lo cual, como confirmó el estudio, se debe al efecto de arrastre generado por la vertiginosa velocidad de rotación de la enana blanca.

“Esto ha sido posible gracias a que hay un púlsar en el sistema”, dijo Venkatraman Krishnan. “Los púlsares tienen una estabilidad rotacional tremenda, y cuando uno de sus polos está orientado hacia la Tierra, nos envían una pulsación por cada rotación. Esto puede usarse para trazar la órbita del púlsar con una precisión muy elevada, lo cual no es posible con otras estrellas”.

Si bien ya se había observado el efecto de precesión en nuestro planeta a través de satélites extremadamente sensibles, en este exótico sistema binario “es 100 millones de veces más potente que en la Tierra”, señala Venkatraman Krishnan.

El equipo espera que este estudio propicie más investigaciones sobre el fenómeno del arrastre en el universo, una empresa que se verá facilitada por la nueva generación de radiobservatorios, como el telescopio MeerKAT, en Sudáfrica.

“Desde el hemisferio sur se observa la parte más rica del plano galáctico de la Vía Láctea”, dijo Venkatraman Krishnan. “El nuevo telescopio MeerKAT ha abierto varias vías de investigación y observación de otros sistemas binarios” que pueden ayudar a los científicos a “entender la física fundamental”.

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