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¡Arrástrame, nena!

9 marzo 2012

En 1915 los físicos matemáticos europeos estaban emocionados. Albert Einstein había lanzado a la arena de la física una nueva teoría, la relatividad general, que explicaba qué era la gravedad: una deformación del espacio debido a la presencia de objetos con masa. Para los teóricos las ecuaciones de Einstein eran hermosas y todo un reto, pues había que resolverlas para diferentes situaciones físicas. Ese mismo año el austríaco Karl Schwarzschild, desde el frente ruso –estábamos en la I Guerra Mundial-, obtuvo las soluciones para un objeto muy masivo sin rotar: acababa de descubrir la existencia teórica de un agujero negro.

Pero todo el mundo sabía que los objetos celestes giran sobre su eje. ¿Cómo introducir este hecho en las ecuaciones? Fue Einstein, con la inapreciable ayuda de sus amigos Marcel Grossmann y Michele Besso, el primero en introducir la rotación en su teoría. Dos años más tarde, en 1917, el austríaco Hans Thirring comenzó un cuaderno titulado Wirkung rotierender Massen, el efecto de las masas en rotación. Era un trabajo puramente teórico en el marco de la relatividad general; para buscarle las posibles aplicaciones astronómicas habló con Josef Lense. Entre sus conclusiones se encuentra lo que hoy se conoce como el efecto Thirring-Lense, aunque la clave que necesitó para progresar en su trabajo se la dio el propio Einstein en una carta del 2 de agosto de 1917: quizá sería más apropiado añadir el nombre del genio alemán a este efecto.

Sea como fuere, el efecto Thirring-Lense describe lo que sucede al espacio-tiempo cercano a un objeto cuando está en rotación. En esencia lo que se produce es un efecto de arrastre, similar al que sucede con la atmósfera de nuestro planeta: el aire que nos rodea es acarreado solidariamente a nosotros con la rotación de la Tierra. Si no fuera así, si la atmósfera se mantuviera estática mientras ella gira, notaríamos soplar sobre nuestras cabezas un viento que en el Ecuador alcanzaría los 265 km/h. Con el tejido del espacio-tiempo sucede lo mismo. Planetas y estrellas, al girar, arrastran consigo la zona más cercana a ellos. De este modo, si observáramos desde la lejanía un reloj que girase con el Sol veríamos que adelanta respecto al nuestro. Y, del mismo modo, la velocidad de la luz en el sentido de rotación es mayor que en el contrario.

Desde aquel lejano 1917 el efecto Thirring-Lense no ha dejado de ser una curiosa predicción teórica imposible de probar experimentalmente. En 1976 Van Patten y Everitt propusieron que para hacerlo se podrían usar dos satélites equipados con giróscopos de precisión que orbitaran en sentidos contrarios. La medición exige ser muy precisa pues casi es indetectable –de una doceava millonésima parte de un grado-, y además está enmascarado por otros efectos: desde los no gravitacionales, como tensiones en el aparato, vibraciones…, a minúsculas variaciones en el campo gravitatorio terrestre debido a que nuestro planeta no es una esfera perfecta.

En 1998 y luego en 2004 un equipo de la Universidad de Lecce (Italia) liderado por Ignazio Ciufolini y Erricos C. Pavlis del Joint Center for Earth System Technology de los EE UU observaron los desplazamientos en las órbitas de dos satélites geodésicos, LAGEOS 1 y LAGEOS 2 usando telemetría láser. “Nuestras medidas concuerdan un 99% con lo predicho por la relatividad general, siendo nuestro margen de error de más menos un 5%”, dijo Pavlis.
Sin embargo no todo el mundo está convencido de que hayan conseguido medir este elusivo efecto de la relatividad. Algunos piensan que este experimento, que utilizó datos de 11 años de observación, no fue lo suficientemente fino. Para poder hacerlo deberíamos de disponer de un modelo del campo gravitatorio terrestre real tan preciso como en una parte en una diezmillonésima.

Así que el 13 de febrero se lanzó el satélite italiano LARES, LAser Relativity Satellite. Lleva una esfera de tungsteno con 92 retroreflectores que permiten seguir su movimiento desde la Tierra con mucha precisión. Se colocará a 1.400 kilómetros sobre la superficie y su trayectoria será monitorizada por la red de estaciones de telemetría láser repartida por todo el globo International Laser Ranging Service. Con un diámetro de poco más de 36 centímetros y un peso de 400 kilos pretende medir el efecto Thirring-Lense con una precisión de 1%, según cuenta el director de la misión, el italiano Ciufolini. Pero tampoco en este caso todos están de acuerdo: muchos consideran una previsión demasiado optimista y creen que la exactitud de este método no dará más de un 10%. Esto es debido a que el LARES va a ser colocado en una órbita mucho más baja que los anteriores LAGEOS y, por tanto, será más sensible a las sutiles variaciones en el campo gravitatorio provenientes de la naturaleza no-esférica de la Tierra en rotación. El tiempo dirá quién tiene razón.


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