Nueva medida de la constante de gravitación universal

Nueva medida de la constante de gravitación universal
Hasta ahora, el valor de la constante de gravitación universal, que determina la intensidad de la atracción gravitatoria entre los cuerpos, era 6,67384(80) x 10-11 m3 kg-1 s-2, pero científicos italianos la han establecido en 6,67191(99) x 10-11 m3 kg-1 s-2. Para obtener el nuevo valor han utilizado átomos enfriados con láser y técnicas cuánticas de medición.

Los estudiantes de física saben que el valor de la letra G que se usa en la ley de la gravitación universal de Newton, cuya fórmula es F=G m1m2/r2, se ajusta a 6,67384(80) x 10-11 m3 kg-1 s-2 (las unidades también pueden ser N m2 kg-2). Sin embargo, un equipo de investigadores dirigidos desde la Universidad de Florencia (Italia) ha obtenido una medida ligeramente diferente.

Según publican esta semana en la revista Nature, la cifra es 6,67191(99) x 10-11 m3 kg-1 s-2, un resultado “muy importante” para avanzar hacia el establecimiento definitivo de un valor preciso absoluto de esta constante, un logro todavía pendiente.

Hasta ahora, se han hecho alrededor de 300 intentos para determinar G, la mayor parte de ellos mediante métodos de torsión similares a la balanza que utilizó Henry Cavendish en 1798, cuando calculó el valor mediante un experimento con una vara y dos esferas de plomo en sus extremos.

En las últimas décadas, aunque se ha ido incrementando la precisión de las mediciones, no se ha podido converger en un valor consistente y los resultados son discrepantes.

Esto sugiere la presencia de errores sistemáticos que todavía no se han identificado en los experimentos, aunque se piensa que están relacionados con las medidas de la atracción gravitacional entre masas macroscópicas.

En el nuevo trabajo, el equipo también ha utilizado un juego de masas macroscópicas como fuente del campo gravitatorio: cilindros de tungsteno de alrededor de 500 kilogramos. Sin embargo, el sensor de gravedad se compone de dos nubes de átomos de rubidio enfriados con láser, que suben y bajan en diferentes trayectorias según la gravedad conjunta de la Tierra y los cilindros de tungsteno.

Este cuidadoso diseño experimental, junto a las medidas cuánticas y la consideración de las fuentes de error, ha permitido obtener G con una precisión de aproximadamente el 0,015%, un poco menos que con otras mediciones y ligeramente desviado de lo que recomienda el denominado Committee on Data for Science and Technology (CODATA). Aun así lo que destacan los investigadores es el potencial de mejora que tiene la nueva técnica para llegar al valor definitivo.

SINC

Los púlsares evolucionan y pueden volver a su estado original

Los púlsares evolucionan y pueden volver a su estado original
Los púlsares representan una de las últimas fases de la vida que puede experimentar una estrella. Sin embargo, durante esta fase de vejez los púlsares también están sujetos a su propia evolución, según acaba de demostrar una investigación liderada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Sus observaciones, publicadas hoy en la revista Nature, han registrado la metamorfosis de una de estas estrellas de neutrones desde radio púlsar a púlsar de rayos X y, nuevamente, a radio púlsar. Este último cambio tuvo lugar en aproximadamente dos semanas.

Se trata de la estrella de neutrones IGR J18245-2452, situada a 18.000 años luz de la Tierra, en la constelación de Sagitario. En abril de 2013, el equipo de investigación observó que este objeto se comportaba como un púlsar de rayos X y, al compararlo con los catálogos estelares, descubrió que dicho púlsar había sido previamente caracterizado como un radio púlsar. No obstante, poco más de dos semanas después, el objeto volvía a comportarse según su clasificación original al volver a emitir ondas de radio.

El investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio Alessandro Papitto, que ha dirigido la investigación, afirma que esta es la primera vez que se observa a un mismo púlsar experimentar dos fases distintas de emisión” y, por tanto, supone el hallazgo “del eslabón perdido de las estrellas de neutrones”.

Actualmente, la mayoría de los púlsares se clasifican en dos grupos en función de su comportamiento y del tipo de radiación periódica que emiten, la cual puede ser de radio o de rayos X.

Los púlsares de rayos X pertenecen a sistemas binarios en los que la estrella que les acompaña vierte materia sobre ellos, lo que acelera su periodo de rotación y provoca su emisión de rayos X. Por su parte, los radio púlsares emiten radiación, debido a la rotación de su campo magnético.

Papitto explica que “al principio de la década de los años ochenta se descubrió el primer radio púlsar con un periodo de rotación de milisegundos”. Se trataba de la velocidad de rotación más alta observable en la superficie de una estrella.

El investigador del CSIC cuenta que “este descubrimiento dio lugar a la incógnita de cómo esos objetos podían alcanzar dichos periodos de rotación tan veloces, dado que en ellos siempre se había observado una tendencia a la deceleración”. Se propuso entonces que tales púlsares hubieran sido acelerados por la caída de materia durante una fase previa como púlsares de rayos X, y que se tratase, por tanto, de un proceso evolutivo.

No fue hasta hace menos de 15 años cuando se hallaron, también, los primeros púlsares de rayos X con periodo de unos milisegundos. Este hecho concordaba con la hipótesis propuesta pero, “hasta ahora, ninguno había presentado ambas fases”, añade el investigador del CSIC.

Dicha incógnita ha sido resuelta gracias a este púlsar metamórfico. Para Papitto también resulta “muy significativo que se haya demostrado que la transición entre ambas fases del púlsar no ocurra únicamente una vez a lo largo de miles de millones de años”. Al contrario, su trabajo demuestra que “existe una fase intermedia en el que los púlsares pueden cambiar de un estado a otro en repetidas ocasiones y en escalas de tiempo muchísimo más cortas de lo que se creía hasta ahora”.

CSIC

Los púlsares evolucionan y pueden volver a su estado original

Los púlsares evolucionan y pueden volver a su estado original
Los púlsares representan una de las últimas fases de la vida que puede experimentar una estrella. Sin embargo, durante esta fase de vejez los púlsares también están sujetos a su propia evolución, según acaba de demostrar una investigación liderada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Sus observaciones, publicadas hoy en la revista Nature, han registrado la metamorfosis de una de estas estrellas de neutrones desde radio púlsar a púlsar de rayos X y, nuevamente, a radio púlsar. Este último cambio tuvo lugar en aproximadamente dos semanas.

Se trata de la estrella de neutrones IGR J18245-2452, situada a 18.000 años luz de la Tierra, en la constelación de Sagitario. En abril de 2013, el equipo de investigación observó que este objeto se comportaba como un púlsar de rayos X y, al compararlo con los catálogos estelares, descubrió que dicho púlsar había sido previamente caracterizado como un radio púlsar. No obstante, poco más de dos semanas después, el objeto volvía a comportarse según su clasificación original al volver a emitir ondas de radio.

El investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio Alessandro Papitto, que ha dirigido la investigación, afirma que esta es la primera vez que se observa a un mismo púlsar experimentar dos fases distintas de emisión” y, por tanto, supone el hallazgo “del eslabón perdido de las estrellas de neutrones”.

Actualmente, la mayoría de los púlsares se clasifican en dos grupos en función de su comportamiento y del tipo de radiación periódica que emiten, la cual puede ser de radio o de rayos X.

Los púlsares de rayos X pertenecen a sistemas binarios en los que la estrella que les acompaña vierte materia sobre ellos, lo que acelera su periodo de rotación y provoca su emisión de rayos X. Por su parte, los radio púlsares emiten radiación, debido a la rotación de su campo magnético.

Papitto explica que “al principio de la década de los años ochenta se descubrió el primer radio púlsar con un periodo de rotación de milisegundos”. Se trataba de la velocidad de rotación más alta observable en la superficie de una estrella.

El investigador del CSIC cuenta que “este descubrimiento dio lugar a la incógnita de cómo esos objetos podían alcanzar dichos periodos de rotación tan veloces, dado que en ellos siempre se había observado una tendencia a la deceleración”. Se propuso entonces que tales púlsares hubieran sido acelerados por la caída de materia durante una fase previa como púlsares de rayos X, y que se tratase, por tanto, de un proceso evolutivo.

No fue hasta hace menos de 15 años cuando se hallaron, también, los primeros púlsares de rayos X con periodo de unos milisegundos. Este hecho concordaba con la hipótesis propuesta pero, “hasta ahora, ninguno había presentado ambas fases”, añade el investigador del CSIC.

Dicha incógnita ha sido resuelta gracias a este púlsar metamórfico. Para Papitto también resulta “muy significativo que se haya demostrado que la transición entre ambas fases del púlsar no ocurra únicamente una vez a lo largo de miles de millones de años”. Al contrario, su trabajo demuestra que “existe una fase intermedia en el que los púlsares pueden cambiar de un estado a otro en repetidas ocasiones y en escalas de tiempo muchísimo más cortas de lo que se creía hasta ahora”.

CSIC

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