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  • 24/11/2015

Física

Dos satélites «desafortunados» serán reutilizados para poner a prueba la relatividad general

Los científicos quieren usar sus órbitas excéntricas para comprobar la teoría de Albert Einstein.

Classical and Quantum Gravity

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Representación artística de uno de los satélites de la constelación Galileo. [J. Hurt / ESA]

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En 2015 se cumplió el centenario de la teoría de la relatividad general, obra cumbre de Albert Einstein. ¿Qué relación guardan espaciotiempo y gravitación? ¿Cómo ayudó la teoría de Einstein a entender el origen y la evolución del universo? ¿Qué es un agujero negro? Esta revista monográfica sobre relatividad general (en PDF) aborda estas y otras preguntas y repasa el desarrollo histórico de una de las creaciones intelectuales más profundas y originales del siglo XX.

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El año pasado, un cohete Soyuz puso en órbitas elípticas (en lugar de circulares, tal como estaba previsto antes de su lanzamiento) dos satélites que formaban parte del sistema global de navegación Galileo de la Agencia Espacial Europea (ESA). El accidente hizo replantear la misión de ambos vehículos y Pacôme Delva, del Departamento de Sistemas de Referencia del Espaciotiempo en el Observatorio de París, y sus colaboradores propusieron reutilizarlos para realizar la prueba más rigurosa hasta la fecha de la relatividad general.

Los dos satélites, llamados Galileo 5 y Galileo 6, albergan dos relojes atómicos en su interior. De acuerdo con las predicciones de la teoría de Albert Einstein, el tiempo que miden estos instrumentos debería transcurrir más lentamente que en la Tierra a medida que los vehículos se acercan a su superficie, pues la gravedad del planeta modifica su espaciotiempo. Por otro lado, los relojes deberían acelerarse cuando los vehículos se alejan del planeta. Según un artículo publicado en la revista Classical and Quantum Gravity, es posible poner a prueba la teoría de Einstein a través de la comparación de la velocidad de los relojes a distintas altitudes a lo largo de las órbitas de los vehículos, las cuales pueden determinarse con un error de unos escasos centímetros desde las estaciones terrestres.

«El lanzamiento de un experimento espacial conlleva un enorme coste de tiempo y dinero, por lo que el uso de satélites ''fuera de rumbo'' representa una idea brillante», señala Gerald Gwinner, físico de la Universidad de Manitoba en Winnipeg (Canadá) que no ha participado en el trabajo. «Incluso un accidente puede convertirse en un acontecimiento útil y fascinante».

Segunda vez

En el año 1976, la NASA realizó el primer experimento de ese tipo tras lanzar al espacio exterior la sonda Gravity Probe A, que también llevaba un reloj atómico a bordo y que se situó una altura de 10.000 kilómetros de la superficie terrestre. Sin embargo, la misión duró poco menos de dos horas. Ahora, Galileo 5 y Galileo 6, que experimentarán dos veces al día una diferencia de altitud entre perigeo y apogeo de 8500 kilómetros, realizarán el mismo tipo de ensayo científico durante un año.

Según Javier Ventura-Traveset, asesor de la ESA en navegación vía satélite, el experimento «representa una oportunidad única para mejorar la medida obtenida en 1976 y para realizar la evaluación más precisa jamás realizada del modo en qué la gravedad afecta al paso del tiempo». (Un experimento similar llevado a cabo en 2010 afirmó haber obtenido una medida 10.000 veces más precisa que la sonda Gravity Probe A, pero sus resultados son todavía objeto de controversia).

Según el equipo de Delva, los resultados deberían llegar, aproximadamente, en un año y podrían ser cuatro veces más precisos que los de la sonda de la NASA. En concreto, los datos de los dos satélites del sistema de navegación Galileo podrían demostrar que teoría y experimentos coinciden con un error de 4×10-5. Sin embargo, «nadie pretende echar abajo la teoría de Einstein que, en cien años, ha superado cualquier prueba a la que haya tenido que enfrentarse», afirma Gwinner. «Aunque no sabemos si la relatividad general puede fallar y dónde, es importante llevar nuestro conocimiento más allá de sus límites para encontrar posibles indicios de desviaciones. Y si es posible realizarlo con un ahorro de dinero, aún mejor».

Un futuro experimento de la ESA llamado Reloj Atómico Multidisciplinar en el Espacio (ACES, por sus siglas en inglés) tiene previsto viajar a la Estación Espacial Internacional en 2017; su objetivo es poner a prueba la teoría de Einstein en condiciones límites todavía más extremas, puesto que sus responsables esperan alcanzar un error de 2×10-5.

Más información en Classical and Quantum Gravity

Fuente: Elizabeth Gibney / Nature News

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