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Enciclopedia Universo

Distorsión espacial retorcida de la Tierra: cielo y telescopio

Earth and LAGEOS satellite

Tierra y satélite LAGEOS

Imagen compleja de la gravedad, y un satélite LAGEOS. El mapa en relieve indica las ligeras desviaciones del campo gravitacional de la Tierra del de un elipsoide perfecto. Rojo indica mayor desviación, azul más bajo. (El mapa real es mucho más detallado de lo que se muestra aquí.) Cada satélite de LAGEOS es una esfera pasiva y pesada cubierta con espejos retroreflectores para un alcance láser preciso. Antes de que se puedan medir los sutiles efectos de la relatividad en la trayectoria del satélite, los efectos de la gravedad irregular de la Tierra deben eliminarse con gran precisión.

Cortesía de F. Ricci / I. Ciufolini / GFZ-Potsdam.

Otra predicción de la teoría general de la relatividad de Einstein parece ser cierta: un cuerpo giratorio, como la Tierra, debería torcer ligeramente el espacio en el que está incrustado. Dos físicos que han estado rastreando satélites en órbita alrededor de la Tierra afirman haber realizado la primera medición confiable de este efecto. Otros no están convencidos, pero un experimento diferente pronto resolverá la cuestión de una vez por todas.

El efecto en cuestión se llama "arrastre de cuadros", un giro muy leve del espacio-tiempo inducido por cualquier masa giratoria. (Piense en un rodamiento de bolas que gira en almíbar.) El fenómeno se conoce más formalmente como el efecto Lense-Thirring, después de que los físicos austríacos Joseph Lense y Hans Thirring, quienes lo predijeron en 1918 dos años después de que Einstein publicara la relatividad general. El arrastre de cuadros es una forma de "gravitomagnetismo", un conjunto de efectos secundarios de deformación espacial que deberían ser causados ​​por la masa en movimiento, algo análogo a la forma en que el magnetismo proviene de cargas eléctricas en movimiento. (El paralelismo aquí puede haber ayudado a mantener a Einstein en su inútil búsqueda de vida para una unificación de la gravedad y el electromagnetismo).

Escribiendo en la edición del 20 de octubre de Naturaleza, Ignazio Ciufolini (Universidad de Lecce, Italia) y Erricos C. Pavlis (Centro Conjunto de Tecnología de Sistemas Terrestres, Maryland) afirman haber realizado la primera medición razonablemente precisa del arrastre de cuadros. Rastrearon los caminos de los dos satélites de geodinámica láser (LAGEOS I y II) durante 11 años utilizando telémetros láser. Encuentran que la rotación de la Tierra retuerce la estructura del espacio lo suficiente como para desplazar los satélites en 1.9 metros por año desde donde estarían de otra manera, igualando la cantidad predicha por la relatividad general con una precisión de medición de aproximadamente 10 por ciento.

Ciufolini ha informado previamente de signos de arrastre de trama en las órbitas de los satélites LAGEOS, pero este hallazgo se encontró con escepticismoCielo y telescopio: Julio de 1998, página 22). Desde entonces, el campo gravitacional irregular de la Tierra se ha mapeado unas 50 veces más con precisión, gracias a la misión satelital GRACE. Sin embargo, el experto independiente de LAGEOS John C. Ries (Universidad de Texas) todavía no está convencido. "No está claro si los modelos de gravedad GRACE son lo suficientemente buenos", dice.

El satélite Gravity Probe B de la NASA pronto proporcionará una medición más directa del arrastre de cuadros que también debería ser mucho más precisa. Lanzado en abril pasado después de 40 años de planificación y desarrollo, Gravity Probe B fue diseñado principalmente para este propósito. Se espera que sus resultados, que deberían anunciarse a mediados o finales de 2005, sean buenos al 1 por ciento.

Ya se han inferido grandes cantidades de arrastre de cuadros indirectamente a partir del comportamiento de la materia en los entornos gravitacionales extremos cerca de los agujeros negros giratorios.