PSR J0737-3039: El doble púlsar que puso, y pondrá, a prueba las teorías de Einstein

Hoy vamos a hablar de uno de los más particulares objetos conocidos del Universo, y de como la maravillosa tecnología moderna permite conocerlos, estando a miles de años luz, con una precisión, literalmente, milimétrica.

Los púlsars son un tipo de estrella muy especial. En realidad son un producto «de desecho» que queda después de que una estrella gigante agote la mayor parte de su combustible de la parte principal de su vida y la enorme gravedad la convierta en una supernova. Tras la explosión, la estrella de neutrones que queda (cuando no se acaba convirtiendo en un agujero negro), es de una densidad increíble: de 1 a 3 masas de nuestro Sol, pero en un solamente 10-20 km de diámetro. De hecho, una «cucharadita» de una estrella así contendría 1 millón de kilos de masa.

Pues los púlsars consisten en estrellas de neutrones que, al girar a muy alta velocidad (muchas veces por segundo, su superficie puede viajar a 70.000km/s), generan un campo magnético tan intenso que las partículas y el polvo de su alrededor son aceleradas rápidamente cerca de sus polos magnéticos.

Y aceleraciones de partículas cargadas implica que se emite radiación, que dependiendo de la estrella en particular será en distintas bandas de frecuencia. Esto, unido al hecho de que el eje de giro de la estrella muchas veces no coincide con el polo magnético (como en la foto de arriba), lleva a que la estrella parece que «brilla» como un faro, iluminándose (en una determinada banda de radio) cuando el polo magnético mira hacia la Tierra:

Pulsos de rayos gamma del púlsar Vela (más info)

Aunque hoy día se conocen bastantes púlsars, e incluso algunos sistemas binarios de pulsars combinados con otros tipos de estrellas, hasta ahora solamente se conoce un sistema doble púlsar: dos púlsars orbitando uno alrededor del otro. ¡Y esto es un auténtico regalo para los astrofísicos, como veremos!

Este sistema dual, llamado PSR J0737-3039 consiste en dos púlsars, cada estrella con masas prácticamente idénticas pero que giran sobre sí mismas a muy distintas velocidades: los «días» en ellas son de 23 milisegundos y 2.8 segundos, mientras que tardan unas 2 horas y media en orbitar una con respecto a la otra (sus «años«).

Hace ya casi 30 años, los científicos usaron a este sistema estelar tan particular para poner a prueba la Relatividad General (RG) de Einstein. El experimento mental es muy sencillo: debido a la enorme masa y velocidades involucradas, el sistema emite ondas gravitacionales, una predicción de la teoría de Einstein. Estas ondas conllevan una pequeña pérdida de energía, y por lo tanto un pequeño frenado a la velocidad de orbita y al tamaño de la órbita en sí. Efectivamente, en el futuro (dentro de 85 millones de años) ambos púlsars acabarán frenándose tanto que se unirán el uno con el otro.

Pero hasta ese momento, lo que los físicos han medido es la distancia entre ellas con una precisión que debería asombrarnos. Son objetos a 1800 años luz, separados entre ellos 800.000km, y se ha medido que… ¡se acercan a 7 milímetros al día!.

No sólo la medición es un increible éxito, sino que esto significa una derivada del período orbital de -2.30±0.22 · 10^-12, mientras que la predicción según la RG de Einstein arroja un -2.403±0.005 · 10^-12, totalmente de acuerdo con los datos.

Lo que hace aún más único e importante a este sistema es que se han propuesto modelos teóricos (ver [5]) según los cuales, tras solo 10 años más de observaciones se conseguirá reducir las incertidumbres hasta el 0.01%. Cuando llegue ese día, dos cosas podrán ocurrir: o bien la relatividad general sigue manteniendo el tipo, o se demostrará que solo era una aproximación a otra cosa, y el puesto de teoría de la Gravedad volverá a quedar vacante.