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13 Julio
2020
del
Sitio Web
Tendencias21
Rayos gamma que
viajaron
durante miles de
millones de años
llegaron a la
Tierra con apenas
1 minuto de
diferencia respecto
al tiempo
previsto:
confirman la
constancia de
la velocidad de
la luz y cuestionan
la gravedad
quántica.
La
teoría de la Relatividad de
Einstein postula que la velocidad de la luz en el vacío es una
constante independiente de la energía de los fotones (partículas de
luz).
En
un estudio publicado en la revista
Physical Review Letters, un equipo internacional de
investigadores cuestiona este postulado utilizando observaciones de
un estallido de
rayos gamma detectado en enero de
2019 por los dos
telescopios MAGIC del
Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma,
Islas Canarias).
Dudas
científicas
El intento no carece de fundamento:
la teoría de Einstein
describe la 'gravedad' como resultado de la interacción de la
masa con el espacio-tiempo y sus predicciones han sido
verificadas en numerosos experimentos.
Pese a ello, los físicos
sospechan que existe una teoría más fundamental aún desconocida.
Algunas de las teorías quánticas de la gravedad que han sido
propuestas incluyen,
la posibilidad de que
la velocidad a la que viajan los fotones en el vacío dependa de
su energía...
Este fenómeno hipotético
recibe el nombre de
violación de la invariancia de Lorentz
(LIV,
por sus siglas en inglés).
Se cree que, de existir,
esta diferencia de velocidad sería demasiado pequeña para ser
medida, a menos que su efecto se acumule durante largos periodos de
tiempo o, equivalentemente, tras recorrer grandes distancias.
Violentas
explosiones cósmicas
Los
GRBs son breves fogonazos de
fotones de muy alta energía (o rayos gamma) emitidos por lejanas
explosiones cósmicas.
Los fotones producidos
por los GRBs viajan durante miles de millones de años antes de
llegar a la Tierra, lo que podría hacer medible el efecto de las
hipotéticas diferencias en su velocidad.
Además, las teorías de la gravedad quántica predicen que esta
diferencia sería mayor cuanto mayor sea la energía de los fotones.
Por ello se espera
que los telescopios de rayos gamma de muy alta energía, tales
como los MAGIC, sean especialmente competitivos en la búsqueda
de efectos de LIV.
El 14 de enero de 2019,
tras recibir una alerta del detector de GRBs del
satélite Swift, MAGIC culminó una
búsqueda que ha durado más de 15 años, con la primera detección de
un GRB en la banda de rayos gamma de muy alta energía (o banda 'TeV'
- 'teraelectronvolt').
El llamado
GRB190114C pudo ser detectado
gracias a que MAGIC comenzó su observación tan solo 50 segundos
después de que se produjera.
Los científicos utilizaron esta observación única hasta la fecha
para buscar efectos de
gravedad quántica.
En este estudio, los
investigadores utilizaron modelos teóricos para describir la
evolución temporal de la emisión en el intervalo entre el comienzo
del GRB y las observaciones con MAGIC.
Este cuidadoso análisis de los datos no encontró ninguna diferencia
significativa en la velocidad de los rayos gamma de diferente
energía, lo que pone límites a las posibles teorías de gravedad
quántica.
Javier Rico, investigador del IFAE en Barcelona, y
coordinador de Análisis y Publicaciones de la Colaboración MAGIC,
comenta:
"pudimos determinar
que el tiempo que emplearon los diferentes fotones en el viaje
difirió como máximo en aproximadamente un minuto, lo cual no es
una diferencia de tiempo lo suficientemente significativa como
para concluir que existe una clara señal LIV."
Límites
competitivos
"Los límites a la
gravedad quántica que se han obtenido en este trabajo son
competitivos con los ya existentes hasta la fecha, y son los
primeros que se obtienen mediante la observación de la emisión
de mayor energía que se produce en un GRB", explica Alicia López
Oramas, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)
de la Colaboración MAGIC.
Para Marc Ribó,
profesor agregado de la Universitat de Barcelona y
coordinador adjunto de Física de la Colaboración MAGIC, la detección
y el estudio detallado del GRB190114,
"inaugura una nueva
fase en la búsqueda de efectos de LIV en observaciones de
fuentes cósmicas de rayos gamma".
Con este estudio pionero,
el equipo MAGIC ha establecido un punto de partida para futuras
investigaciones en la búsqueda de efectos medibles de la naturaleza
quántica del espacio-tiempo.
Referencias
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