Un púlsar en un sistema triple, el principio de equivalencia y la teoría de cuerdas

Dibujo20140107 Optical - infrared - ultraviolet data on PSR J0337 1715

Los sistemas estelares triples y los púlsares binarios (formados por una estrella de neutrones en rotación rápida y una enana blanca) son muy comunes en nuestra galaxia. Se publica en Nature la primera observación de un sistema triple formado por una enana blanca que rota alrededor de un púlsar binario, es decir, por una estrella de neutrones y dos enanas blancas. Como los púlsares binarios son ideales para confirmar las predicciones de la teoría de la gravedad de Einstein, se espera que el nuevo sistema triple, llamado J0337+1715, permita realizar unas confirmaciones de dicha teoría (como verificar el principio de equivalencia fuerte). El artículo técnico es S. M. Ransom et al., “A millisecond pulsar in a stellar triple system,” Nature, AOP 05 Jan 2014 (arXiv:1401.0535 [astro-ph.SR]).

Dibujo20140107 double orbit PSR J0337 1715

Lo más interesante del nuevo púlsar en un sistema triple es que permitirá nuevos tests de alta sensibilidad del principio de equivalencia fuerte, al combinar un campo gravitatorio fuerte y otro débil. En concreto, la energía gravitatoria de enlace (3GM/5Rc²) es de 0,1 para la estrella de neutrones (cuya masa es de 1,4378(13) MS, o masas solares) y de 3×10−6 para la enana blanca (cuya masa es de 0,19751(15) MS), ambos valores respecto al campo gravitatoria de la otra enana blanca (con masa 0,4101(3) MS). Por ello, algunas agencias de noticias han titulado “Descubierto un sistema estelar que podría explicar la verdadera naturaleza de la gravedad,” Europa Press, 05 Ene 2014; lo que a todas luces es sensacionalista.

Para más inri, el nuevo artículo ha coincidido con otra noticia sensacionalista: “Científicos encuentran una test experimental de la teoría de cuerdas” (“Scientists find a practical test for string theory,” Phys.Org, 06 Jan 2014). Físicos de la Universidad de Towson, Maryland, proponen usar el movimiento orbital de planetas, estrellas y púlsares para verificar la teoría de cuerdas. Afirman que como la teoría de cuerdas predice la gravedad (teoría de la relatividad general de Einstein) y el principio de equivalencia, cualquier test de este principio debe ser considerado como un test de esta “teoría de todo”. El artículo técnico es James Overduin, Jack Mitcham, Zoey Warecki, “Expanded solar-system limits on violations of the equivalence principle,” Classical and Quantum Gravity 31: 015001, 2014 (arXiv:1307.1202 [gr-qc]).

¿Qué pasaría con la teoría de cuerdas si se observara una violación del principio de equivalancia? Absolutamente nada. La razón es sencilla, la mayoría de los modelos en teoría de cuerdas predicen que el principio de equivalencia no se viola, pero hay modelos que permite incorporar casi cualquier violación posible (compatible con los datos observacionales actuales). Como nos recuerda Peter Woit, “Scientists Find a Practical Test for String Theory,” Not Even Wrong, 06 Jan 2014, la teoría de cuerdas lo predice “casi todo” pues no es una teoría como tal, sino un marco teórico que se puede utilizar para derivar multitud de teorías (llamadas modelos en este contexto) para describir la realidad que se observe en los experimentos.

La relación entre el principio de equivalencia, las teorías de Kaluza-Klein y la teoría de cuerdas la explica muy bien Thibault Damour, “Theoretical Aspects of the Equivalence Principle,” Classical and Quantum Gravity 29: 184001, 2012 (arXiv:1202.6311 [gr-qc]). Nos recuerda el problema del landscape (el panorama de modelos) de la teoría de cuerdas. Hace décadas se pensaba que esta teoría seleccionaría de alguna forma un vacío único estable que coincidiera con la física conocida a baja energía (descrita por el modelo estándar). Hoy sabemos que hay muchos vacíos que violan el principio de equivalencia (por ejemplo, predicen la existencia de campos de tipo dilatón acoplados a la gravedad).

PS (09 Ene 2014): Recomiendo leer a Adrian Cho, “Rare Celestial Trio to Put Einstein’s Theory to the Test,”Science 343: 126-127, 10 Jan 2014.


2 Comentarios

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PelauPelau

Una pequeña duda, Francis:

La primera oración del artículo dice que los púlsares son sistemas binarios (estrella de neutrones + enana blanca). Eso me dejó confundido.

Tengo entendido que un púlsar es una estrella de neutrones que rota muy rápido, la cual es remanente de una supernova tipo II, o tipo Ib, o tipo Ic. Y que esos tipos de supernova se dan tanto en sistemas binarios (o múltiples) como en estrellas SOLITARIAS.

Pero también tengo entendido que la mayoría de las estrellas no se presenta de manera solitaria como el Sol, sino en sistemas binarios o múltiples.

¿Eso es lo que quiere decir la primera oración del artículo, que los púlsares “más comunes” son sistemas binarios? ¿O acaso el concepto de púlsar ha cambiado recientemente?

Acabo de rastrillar un poco la web y sólo logré confirmar lo que ya sabía. No encontré referencia alguna acerca de que la configuración de sistema binario sea “necesaria” o “la más común” en los púlsares.

¿Podrías aclararme esta duda? Saludos.

Francisco R. Villatoro

Gracias, Pelau, tienes razón. Lo he corregido. Tenía en la mente a los “púlsares binarios” pero he escrito “púlsares” como si fueran la misma cosa. Muchas gracias por estar atento y reportarlo.

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