Si bien el telescopio espacial Fermi ha cartografiado el cielo de rayos gamma con una resolución y sensibilidad sin precedentes, ahora ha sido capaz de tomar una medida que ha proporcionado pruebas experimentales raras sobre la estructura misma del espacio y el tiempo, unificadas como espacio-tiempo. La teoría de la relatividad de Einstein establece que toda la radiación electromagnética viaja a través del vacío a la misma velocidad. Fermi detectó dos fotones de rayos gamma que variaban mucho en energía; Sin embargo, incluso después de viajar 7 mil millones de años, los dos fotones diferentes llegaron casi simultáneamente.
El 10 de mayo de 2009, Fermi y otros satélites detectaron la llamada explosión de rayos gamma cortos, denominada GRB 090510. Los astrónomos creen que este tipo de explosión ocurre cuando las estrellas de neutrones colisionan. Los estudios en tierra muestran que el evento tuvo lugar en una galaxia a 7.300 millones de años luz de distancia. De los muchos fotones de rayos gamma que el LAT de Fermi detectó en la explosión de 2.1 segundos, dos energías poseídas diferían en un millón de veces. Sin embargo, después de viajar unos siete mil millones de años, la pareja llegó con solo nueve décimas de segundo de diferencia.
"Esta medición elimina cualquier enfoque de una nueva teoría de la gravedad que predice un fuerte cambio dependiente de la energía en la velocidad de la luz", dijo Michelson. “A una parte en 100 millones de millones, estos dos fotones viajaron a la misma velocidad. Einstein todavía gobierna.
"A los físicos les gustaría reemplazar la visión de la gravedad de Einstein, como se expresa en sus teorías de la relatividad, con algo que maneje todas las fuerzas fundamentales", dijo Peter Michelson, investigador principal del Telescopio de gran área de Fermi, o LAT, en la Universidad de Stanford en Palo Alto, California . "Hay muchas ideas, pero pocas formas de probarlas".
Muchos enfoques de las nuevas teorías de la gravedad muestran que el espacio-tiempo tiene una estructura cambiante y espumosa a escalas físicas billones de veces más pequeñas que un electrón. Algunos modelos predicen que el aspecto espumoso del espacio-tiempo hará que los rayos gamma de mayor energía se muevan un poco más lentamente que los fotones a menor energía.
GRB 090510 mostró los movimientos más rápidos observados, con la materia expulsada moviéndose al 99.99995 por ciento de la velocidad de la luz. El rayo gamma de más alta energía visto hasta ahora de una explosión (33.4 mil millones de electronvoltios o aproximadamente 13 mil millones de veces la energía de la luz visible) provino del GRB 090902B de septiembre. El GRB 080916C del año pasado produjo la mayor energía total, equivalente a 9,000 supernovas típicas.
Título de la imagen principal: en esta ilustración, un fotón (púrpura) transporta un millón de veces la energía de otro (amarillo). Algunos teóricos predicen demoras en los viajes para fotones de mayor energía, que interactúan más fuertemente con la naturaleza espumosa propuesta del espacio-tiempo. Sin embargo, los datos de Fermi en dos fotones de una explosión de rayos gamma no muestran este efecto. La siguiente animación muestra el retraso que los científicos esperaban observar. Crédito: NASA / Sonoma State University / Aurore Simonnet
Fuente: NASA
