La detección de un estallido de rayos gamma por parte de los telescopios de la isla canaria ha permitido estudiar si la velocidad de la luz en el vacío es una constante.
La detección de un estallido de rayos gamma por parte de los telescopios de la isla canaria de La Palma ha permitido estudiar si la velocidad de la luz en el vacío es una constante.
Los resultados indican que no existen diferencias significativas en Las Palmas de Gran Canaria los tiempos de llegada de fotones de distintas energías, lo que limita algunas teorías cuánticas de la gravedad.
En un comunicado, el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) recuerda que la Teoría de la Relatividad de Einstein postula que la velocidad de la luz en el vacío es una constante independiente de la energía de los fotones (partículas de luz).
Un estudio publicado en la revista “Physical Review Letters” por un equipo internacional de investigadores ha tratado de poner a prueba este postulado utilizando observaciones de un estallido de rayos gamma detectado en enero de 2019 por los dos telescopios MAGIC del Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma).
La teoría de Einstein describe la gravedad como resultado de la interacción de la masa con el espacio-tiempo y sus predicciones han sido verificadas en numerosos experimentos.
Pese a ello, los físicos sospechan que existe una teoría más fundamental aún desconocida, precisa el IAC.
Algunas de las teorías cuánticas de la gravedad que han sido propuestas incluyen la posibilidad de que la velocidad a la que viajan los fotones en el vacío dependa de su energía.
Este fenómeno hipotético recibe el nombre de violación de la invariancia de Lorentz (LIV, por sus siglas en inglés) y se cree que, de existir, esta diferencia de velocidad sería demasiado pequeña para ser medida, a menos que su efecto se acumule durante largos periodos de tiempo o, equivalentemente, tras recorrer grandes distancias.
En este caso, se ha utilizado como referencia de estudio un GRB, denominación con la que se conoce a breves fogonazos de fotones de muy alta energía (o rayos gamma) emitidos por lejanas explosiones cósmicas.
Efectos de gravedad cuántica
Los fotones producidos por los GRB viajan durante miles de millones de años antes de llegar a la Tierra, lo que podría hacer medible el efecto de las hipotéticas diferencias en su velocidad.
Además, las teorías de gravedad cuántica predicen que esta diferencia sería mayor cuanto mayor sea la energía de los fotones. Por ello se espera que los telescopios de rayos gamma de muy alta energía, tales como los MAGIC, sean especialmente competitivos en la búsqueda de efectos de LIV.
El 14 de enero de 2019, tras recibir una alerta del detector de GRBs del satélite Swift, MAGIC culminó una búsqueda que ha durado más de 15 años, con la primera detección de un GRB en la banda de rayos gamma de muy alta energía (o banda TeV).
El llamado GRB190114C pudo ser detectado gracias a que MAGIC comenzó su observación tan solo 50 segundos después de que se produjera.
Los científicos utilizaron esta observación única hasta la fecha para buscar efectos de gravedad cuántica.
Como explica Daniel Kerszberg, científico postdoctoral del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) en Barcelona y uno de los autores principales del estudio, “para saber si los rayos gamma que fueron emitidos simultáneamente por el GRB viajan a distintas velocidades, tendríamos que ser capaces de comparar sus tiempos de llegada”.
El cuidadoso análisis de los datos realizado por este equipo internacional no encontró ninguna diferencia significativa en la velocidad de los rayos gamma de diferente energía, lo que pone límites a las posibles teorías de gravedad cuántica.
Los límites a la gravedad cuántica
Javier Rico, investigador del IFAE en Barcelona, y coordinador de Análisis y Publicaciones de la Colaboración MAGIC, comenta: “El GRB190114C ocurrió cuando la Tierra estaba todavía formándose, hace 4.500 millones de años. Desde entonces, los rayos gamma que emitió han estado viajando por el Universo hasta que, hace poco más de un año, detectamos cientos de ellos con los telescopios MAGIC”.
“Analizándolos pudimos determinar que el tiempo que emplearon los diferentes fotones en el viaje difirió como máximo en aproximadamente un minuto, lo cual no es una diferencia de tiempo lo suficientemente significativa como para concluir que existe una clara señal LIV”, añade.
“Los límites a la gravedad cuántica que se han obtenido en este trabajo son competitivos con los ya existentes hasta la fecha, y son los primeros que se obtienen mediante la observación de la emisión de mayor energía que se produce en un GRB”, explica Alicia López Oramas, investigadora del IAC de la Colaboración MAGIC.
Por EFE
Foto: Cúpula del Gran Telescopio Canarias, en la isla de La Palma. Credito: Instituto de Astrofísica de Canarias (Instituto de Astrofísica de Canarias).
