Nueva vía para verificar la quinta fuerza de la Naturaleza

Un equipo liderado por la UCLA ha descubierto una nueva forma de investigar la quinta fuerza hipotética de la Naturaleza utilizando dos décadas de observaciones en el Observatorio W. M. Keck.

Hay cuatro fuerzas conocidas en el universo: fuerza electromagnética, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y fuerza gravitacional. Los físicos saben cómo hacer que las tres primeras trabajen juntas, pero la gravedad permanece extraña. Durante décadas, ha habido teorías de que una quinta fuerza vincula la gravedad a las demás, pero nadie ha sido capaz de demostrarlo hasta ahora.

 

"Esto es realmente emocionante, nos tomó 20 años llegar aquí, pero ahora nuestro trabajo en el estudio de las estrellas en el centro de nuestra galaxia está abriendo un nuevo método de ver cómo funciona la gravedad", señala el director de la UCLA Galactic Center Group, Andrea Ghez, co-autor del estudio. La investigación se publica en el número actual de 'Physical Review Letters'.

 

Ghez y sus colaboradores analizaron imágenes extremadamente nítidas del centro de nuestra galaxia tomadas con la óptica adaptativa (AO) del Observatorio Keck. Ghez utilizó este sistema de vanguardia para rastrear las órbitas de las estrellas cerca del agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea. Su trayectoria estelar, impulsada por la gravedad creada a partir del agujero negro supermasivo, podría dar pistas a la quinta fuerza.

 

"Al observar las estrellas moviéndose durante 20 años usando medidas muy precisas tomadas de los datos del Observatorio Keck, puedes ver y poner restricciones sobre cómo funciona la gravedad Si la gravitación es impulsada por algo más que la teoría de Relatividad General de Einstein, verás pequeñas variaciones en las trayectorias orbitales de las estrellas", comenta Ghez.

 

Esta es la primera vez que la quinta teoría de fuerzas ha sido probada en un campo gravitacional fuerte como el creado por el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Históricamente, las mediciones de la gravedad de nuestro sistema solar creadas por nuestro Sol se han utilizado para tratar de detectar la quinta fuerza, pero eso ha resultado difícil debido a que su campo gravitatorio es relativamente débil.

 

"Es emocionante que podamos hacer esto porque podemos hacer una pregunta muy fundamental: ¿cómo funciona la gravedad?", reflexiona Ghez. "La teoría de Einstein lo describe muy bien, pero hay mucha evidencia que muestra que la teoría tiene agujeros. La simple existencia de agujeros negros supermasivos nos dice que nuestras actuales teorías de cómo funciona el universo son inadecuadas para explicar lo que es un agujero negro", añade.

Ghez y su equipo, entre ellos el autor principal Aurelien Hees y el coautor Tuan Do, ambos de la UCLA, esperan el verano de 2018. Es entonces cuando la estrella S0-2 estará a su distancia más cercana al agujero negro supermasivo de nuestra galaxia. Esto permitirá que el equipo presencie cómo la estrella es sometida a la fuerza gravitacional máxima, un punto donde cualquier desviación a la teoría de Einstein se espera que sea más apreciable.