Estrellas Binarias

Los investigadores Xavier Hernández y Christine Allen, junto con la alumna doctoral Alejandra Jiménez, del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM, analizaron dos catálogos de estrellas binarias donde la separación entre los dos astros es muy grande (por ello se llaman binarias abiertas), y encontraron que sus velocidades relativas no cumplen con lo pronosticado por la Ley Clásica de Gravitación de Newton.Hasta ahora, las inconsistencias entre la predicción de la ley y los fenómenos observados solamente habían sido detectados a escalas galácticas y extragalácticas, en donde se observa, entre otras cosas, que el movimiento de rotación de las galaxias es correspondiente a una fuerza gravitacional mayor que la producida por la materia visible.

Por más de 30 años se han pretendido explicar las inconsistencias mediante la hipótesis de la materia oscura, que no se observa, pero que generaría suficiente fuerza gravitacional para mantener unidos sistemas muy masivos como las galaxias.

Hernández se propuso analizar un caso a escala estelar, en donde la hipótesis de la materia oscura no tiene entrada: el caso de las estrellas binarias abiertas que giran en torno al centro de gravedad del par.

Para su investigación, seleccionó el catálogo SLoWPoKES, hecho con datos del telescopio Sloan, que contienen más de mil 200 pares de binarias abiertas con sus velocidades propias, distancias y separaciones angulares. Graficó sus separaciones contra sus velocidades relativas y encontró una clara discrepancia con la predicción clásica de Newton.

Las estrellas seleccionadas están separadas por distancias mayores a las mil unidades astronómicas (UA) —el equivalente a la separación entre el Sol y el cinturón de Kuiper disperso que rodea el Sistema Solar—, y hasta el millón de UA.

Dos similares en masa al Sol, separadas siete mil UA o más, ejercen la una hacia la otra una aceleración pequeñísima, menor a 0.00000000012m/s2.

Esta aceleración (a0=1.2×10-10 m/s2), llamada de Milgrom, es ya característica de los sistemas “latosos” que no cumplen con la Ley Clásica de Gravitación. En estos últimos, así como en los galácticos, las velocidades son mucho menores a la de la luz, por lo que las predicciones newtonianas son indistinguibles de las de la relatividad de Einstein.

Hernández no sólo encontró que el punto en que la predicción clásica y la observación divergen corresponde a la aceleración de Milgrom, sino que las estrellas sujetas a baja aceleración mantienen, a partir de dicho punto, una velocidad orbital constante.

Esto confirma los señalamientos hechos por las teorías de gravedad modificada, según las cuales a aceleraciones menores a a0, la fuerza decrece más lentamente con la distancia de lo predicho clásicamente. Permite así explicar las observaciones galácticas y cosmológicas sin necesidad de invocar a la hipotética materia oscura.

El investigador ha publicado ya varios artículos científicos relacionados con estos temas, entre ellos, la propuesta clásica de gravitación extendida. Los resultados de esta nueva investigación se publicaron en la revista arbitrada European Physical Journal "C", (EPJC).

Verifican validez del catálogo

Christine Allen, decana del Instituto de Astronomía de la UNAM y experta en estrellas binarias, verificó la validez del catálogo; mientras que la estudiante doctoral Alejandra Jiménez estuvo a cargo de los cálculos.

Para descartar un error sistemático en su análisis, Allen buscó otro catálogo independiente, el de estrellas realizado por el satélite astrométrico Hiparcos, que contiene velocidades y paralajes de más de 2.5 millones de estrellas con un error mucho menor al catálogo SLoWPoKES.

Al analizar estas nuevas binarias, Hernández encontró el mismo comportamiento: la velocidad orbital entre cuerpos sujetos a aceleraciones menores a la de Milgrom se mantiene constante conforme la distancia aumenta.

Implica también que dos de las leyes de Kepler no son válidas en estos ámbitos: las órbitas ya no son elípticas y el periodo orbital se vuelve proporcional al radio de la órbita.

Así como la precesión del perihelio de Mercurio marcó el límite de validez de la gravitación de Newton a escalas de velocidad en las que ésta deja de ser despreciable con respecto a la de la luz, este descubrimiento señala el límite de validez de la gravitación newtoniana a escalas de aceleración menores a a 0. http://www.vozuniversitaria.org.mx leer mas