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Desafiando la teoría más grande de Einstein en un experimento de 16 años: teoría de la relatividad general probada con estrellas extremas

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Los investigadores llevaron a cabo un experimento de 16 años para desafiar la teoría general de la relatividad de Einstein. El equipo internacional observó las estrellas, un par de estrellas extremas llamadas púlsares para ser precisos, a través de siete radiotelescopios de todo el mundo. Crédito: Instituto Max Planck de Radioastronomía

Investigadores de la Universidad de East Anglia y la Universidad de Manchester ayudaron a realizar un experimento de 16 años para desafiar la teoría general de la relatividad de Einstein.

El equipo internacional observó las estrellas, un par de estrellas extremas llamadas púlsares para ser precisos, a través de siete radiotelescopios de todo el mundo.

Y los usaron para desafiar la teoría más famosa de Einstein con algunas de las pruebas más rigurosas hasta el momento.

El estudio, publicado hoy (13 de diciembre de 2021) en la revista Examen físico X, revela nuevos efectos relativistas que, aunque esperados, ahora se observan por primera vez.

El Dr. Robert Ferdman, de la Escuela de Física de la UEA, dijo: “Por espectacularmente exitosa que sea la teoría general de la relatividad de Einstein, sabemos que no es la última palabra en la teoría gravitacional.

Ilustración del púlsar doble

Los investigadores llevaron a cabo un experimento de 16 años para desafiar la teoría general de la relatividad de Einstein. El equipo internacional observó las estrellas, un par de estrellas extremas llamadas púlsares para ser precisos, a través de siete radiotelescopios de todo el mundo. Crédito: Instituto Max Planck de Radioastronomía

“Más de 100 años después, los científicos de todo el mundo continúan sus esfuerzos para encontrar fallas en su teoría.

“La relatividad general no es compatible con las otras fuerzas fundamentales, descritas por la mecánica cuántica. Por tanto, es importante seguir poniendo las pruebas más rigurosas posibles sobre la relatividad general, para descubrir cómo y cuándo colapsa la teoría.

“Encontrar una desviación de la relatividad general sería un descubrimiento importante que abriría una ventana a una nueva física más allá de nuestra comprensión teórica actual del Universo.

«Y puede ayudarnos a descubrir eventualmente una teoría unificada de las fuerzas fundamentales de la naturaleza».

Dirigido por Michael Kramer del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, el equipo internacional de investigadores de diez países sometió la teoría de Einstein a las pruebas más rigurosas hasta la fecha.

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El Dr. Ferdman dijo: «A pulsar es una estrella compacta giratoria altamente magnetizada que emite rayos de radiación electromagnética desde sus polos magnéticos.

“Pesan más que nuestro sol, pero solo tienen alrededor de 15 millas de diámetro. Entonces, estos son objetos increíblemente densos que producen rayos de radio que barren el cielo como una baliza.

“Estudiamos un púlsar doble, que fue descubierto por miembros del equipo en 2003 y presenta el laboratorio más preciso que tenemos actualmente para probar la teoría de Einstein. Por supuesto, su teoría fue concebida cuando ni este tipo de estrellas extremas, ni las técnicas utilizadas para estudiarlas, podían imaginarse.

El doble púlsar consta de dos púlsares que giran uno alrededor del otro en solo 147 minutos con velocidades de alrededor de 1 millón de km / h. Un púlsar gira muy rápido, unas 44 veces por segundo. El compañero es joven y tiene un período de rotación de 2,8 segundos. Es su movimiento alrededor del otro lo que puede usarse como un laboratorio de gravedad casi perfecto.

Se utilizaron siete radiotelescopios sensibles para observar este doble púlsar: en Australia, Estados Unidos, Francia, Alemania, Países Bajos y Reino Unido (el radiotelescopio Lovell).

El profesor Kramer dijo: “Hemos estudiado un sistema estelar compacto que es un laboratorio incomparable para probar las teorías de la gravedad en presencia de campos gravitacionales muy fuertes.

“Para nuestro deleite, pudimos probar una piedra angular de la teoría de Einstein, la energía transportada por ondas gravitacionales, con una precisión 25 veces mayor que la del púlsar Hulse-Taylor, ganador del Premio Nobel, y 1.000 veces mayor de lo que es posible actualmente con los detectores de ondas gravitacionales.

Explicó que las observaciones no solo concuerdan con la teoría, «sino que también pudimos ver efectos que antes no se podían estudiar».

El profesor Benjamin Stappers, de la Universidad de Manchester, dijo: “El descubrimiento del sistema de púlsar doble se realizó como parte de una investigación codirigida por la Universidad de Manchester y nos presentó el único ejemplo conocido. De dos relojes cósmicos que permiten la medición de la estructura y evolución de un campo gravitacional intenso.

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“El Telescopio Lovell del Observatorio Jodrell Bank lo ha estado monitoreando cada dos semanas desde entonces. Esta larga base de observaciones frecuentes y de alta calidad proporcionó un excelente conjunto de datos para combinar con los de los observatorios de todo el mundo.

La profesora Ingrid Stairs de la Universidad de British Columbia en Vancouver dijo: “Seguimos la propagación de fotones de radio emitidos por una baliza cósmica, un púlsar, y seguimos su movimiento en el fuerte campo gravitacional de un púlsar compañero.

“Vemos por primera vez cómo la luz no solo se retrasa debido a una fuerte curvatura del espacio-tiempo alrededor del compañero, sino también que la luz se desvía en un pequeño ángulo de 0,04 grados que podemos detectar. Nunca antes se había llevado a cabo un experimento de este tipo con una curvatura espacio-temporal tan alta.

El profesor Dick Manchester, de la Agencia Nacional de Ciencias de Australia, CSIRO, dijo: Relatividad: ¡siete en total!

“Además de las ondas gravitacionales y la propagación de la luz, nuestra precisión también nos permite medir el efecto de la ‘dilatación del tiempo’ que ralentiza los relojes en los campos gravitacionales.

«Incluso tenemos que tomar la famosa ecuación de Einstein E = mc2 en cuenta al examinar el efecto de la radiación electromagnética emitida por el púlsar que gira rápidamente sobre el movimiento orbital.

“¡Esta radiación corresponde a una pérdida de masa de 8 millones de toneladas por segundo! Si bien eso suena a mucho, es solo una pequeña fracción – ¡3 de un billón de billones (!) – de la masa del púlsar por segundo.

Los investigadores también midieron, con una precisión de 1 parte en un millón (!), Que la órbita cambia de orientación, un efecto relativista también conocido de la órbita de Mercurio, pero aquí 140.000 veces más fuerte.

Se dieron cuenta de que a este nivel de precisión, también debían tener en cuenta el impacto de la rotación del púlsar en el espacio-tiempo circundante, que es «impulsado» por el púlsar giratorio.

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El Dr. Norbert Wex de MPIfR, otro autor principal del estudio, dijo: “Los físicos lo llaman efecto Lense-Thirring o deslizamiento de la trama. En nuestra experiencia, esto significa que tenemos que considerar la estructura interna de un púlsar como un estrella neutrón.

«Por lo tanto, nuestras mediciones nos permiten por primera vez utilizar el seguimiento de precisión de las rotaciones de la estrella de neutrones, una técnica que llamamos sincronización de púlsar para proporcionar restricciones sobre la extensión de neutrones de estrella a estrella».

La técnica de sincronización de púlsar se combinó con cuidadosas mediciones interferométricas del sistema para determinar su distancia con imágenes de alta resolución, lo que resultó en un valor de 2.400 años luz con un margen de error de solo el 8%.

El miembro del equipo, el profesor Adam Deller de la Universidad de Swinburne en Australia, responsable de esta parte del experimento, dijo: “Es la combinación de diferentes técnicas de observación complementarias lo que se suma al valor extremo de la experiencia. En el pasado, estudios similares a menudo se vieron obstaculizados por el conocimiento limitado de la distancia de tales sistemas.

Este no es el caso aquí, donde además de la sincronización de los púlsares y la interferometría, también se ha tenido muy en cuenta la información extraída de los efectos debidos al medio interestelar.

El profesor Bill Coles de la Universidad de California en San Diego está de acuerdo: “Hemos reunido toda la información posible sobre el sistema y hemos creado una imagen perfectamente cohesiva, que involucra la física de muchos campos diferentes, como la física nuclear, la gravedad, el medio interestelar, plasma físico y más. Es bastante extraordinario. «

Paulo Freire, también de MPIfR, dijo: “Nuestros resultados son complementarios a otros estudios experimentales que prueban la gravedad en otras condiciones o ven diferentes efectos, como los detectores de ondas gravitacionales o el telescopio Event Horizon.

«También complementan otros experimentos de púlsares, como nuestro experimento de sincronización con el púlsar en un sistema de estrella triple, que proporcionó una excelente prueba independiente de la universalidad de la caída libre».

El profesor Kramer añadió: “Hemos alcanzado un nivel de precisión sin precedentes. Los experimentos futuros con telescopios aún más grandes pueden ir aún más lejos.

“Nuestro trabajo ha demostrado cómo se deben realizar tales experimentos y qué efectos sutiles deben tenerse en cuenta ahora. Y, quizás, algún día encontremos una desviación de la relatividad general. «

Referencia: «Pruebas de gravedad de campo fuerte con el doble pulsador» por M. Kramer et al., 13 de diciembre de 2021, Examen físico X.
DOI: 10.1103 / PhysRevX.11.041050

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Un astronauta toma una foto vergonzosa de los desechos espaciales a bordo de la ISS

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Un astronauta toma una foto vergonzosa de los desechos espaciales a bordo de la ISS

Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) enfrentan muchos desafíos durante su estadía a bordo del laboratorio flotante, y uno de esos desafíos es garantizar que sus pertenencias no se pierdan en el vacío del espacio.

Desafortunadamente, eso es lo que experimentaron los astronautas Jasmin Moghbeli y Loral O'Hara el 2 de noviembre de 2023, cuando una bolsa de herramientas valorada en unos 100.000 dólares se les escapó de las garras durante una caminata espacial. La bolsa de herramientas ahora está siendo rastreada desde la superficie de la Tierra mientras orbita el planeta, como se puede ver en el siguiente video tomado en Añasco, Puerto Rico, el 11 de noviembre de 2023. En particular, la bolsa de herramientas parece cambiar de brillo, lo que sugiere que está dando vueltas mientras orbita el planeta.

Además, Crew-7 fue devuelto a la superficie de la Tierra por la cápsula Crew Dragon de SpaceX y recientemente se sentó para su primera conferencia de prensa posterior al vuelo en la que el astronauta de la Agencia Espacial Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), Satoshi Furakawa, explicó que se sintió avergonzado cuando descubrió que capturó accidentalmente la bolsa de herramientas mientras intentaba tomar una foto del monte. Fuji.

VER GALERÍA – 3 IMÁGENES

«Creo que estábamos en el nodo 1, almorzando o cenando, y Satoshi había salido a la cúpula para tomar fotografías.«, relató el comandante de la misión, el astronauta de la Agencia Espacial Europea Andreas Mogensen. «Él entra y dice: “Bueno, ya sabes, lo siento mucho, mucho, mucho. Pero ya sabes, tomé esta foto. Y todos pensábamos: “¿Qué está pasando?«

«Había logrado tomar una foto de la bolsa de herramientas mientras cruzaba el Monte Fuji.» Mogensen continuó. «Intentó tomar una foto del Monte Fuji y terminó con una foto de la bolsa de herramientas.«

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El derretimiento del hielo polar ralentiza la rotación de la Tierra y puede afectar el clima

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El derretimiento del hielo polar ralentiza la rotación de la Tierra y puede afectar el clima

El calentamiento global ha ralentizado ligeramente la rotación de la Tierra y eso podría afectar la forma en que medimos el tiempo.

Un estudio publicado el miércoles encontró que el derretimiento del hielo polar, una tendencia acelerada impulsada principalmente por el cambio climático causado por el hombre, ha provocado que la Tierra gire menos rápidamente de lo que lo haría de otra manera.

El autor del estudio, Duncan Agnew, geofísico del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, dijo que a medida que el hielo en los polos se derrite, cambia el lugar donde se concentra la masa de la Tierra. Este cambio a su vez afecta la velocidad angular del planeta.

Agnew comparó la dinámica con la de un patinador artístico dando vueltas sobre el hielo: “Si tienes una patinadora que comienza a girar, si baja los brazos o estira las piernas, disminuirá la velocidad”, dijo. Pero si los brazos de un patinador se tiran hacia adentro, el patinador girará más rápido.

Por lo tanto, menos hielo sólido en los polos significa más masa alrededor del ecuador, del tamaño de la Tierra.

«Lo que se hace con el hielo que se derrite es tomar agua que está congelada en lugares como la Antártida y Groenlandia, y esa agua congelada se derrite, y se mueven los fluidos a otros lugares del planeta», dijo Thomas Herring. un profesor de geofísica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts que no participó en el nuevo estudio. «El agua fluye hacia el ecuador».

En otras palabras, el estudio sugiere que la influencia humana ha aumentado con una fuerza sobre la que académicos, astrónomos y científicos se han preguntado durante milenios, algo que durante mucho tiempo se ha considerado una constante más allá del control de la humanidad.

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«Es bastante impresionante, incluso para mí, que hayamos hecho algo que cambie de manera mensurable la velocidad de rotación de la Tierra», dijo Agnew. “Están sucediendo cosas sin precedentes. »

Su estudio, publicado en la revista Nature, sugiere que el cambio climático juega un papel suficientemente importante en la rotación de la Tierra como para contrarrestar una tendencia opuesta. Debido a una combinación de factores, la Tierra ha comenzado a girar más rápido en las últimas décadas, una tendencia temporal que ha llevado a los científicos, por primera vez, a considerar restar un solo «segundo intercalar negativo» de los relojes de todo el mundo ya en 2026. La presencia de hielo polar ha retrasado esta posibilidad unos tres años, según Agnew.

Si las organizaciones de cronometraje finalmente deciden agregar un segundo intercalar negativo, el ajuste podría interrumpir las redes informáticas.

Una vista de la Tierra capturada por el satélite Deep Space Climate Observatory.NASA

La razón por la que los ajustes del segundo intercalar han sido históricamente necesarios es que incluso sin cambio climático, la rotación diaria de la Tierra ha tendido a disminuir a lo largo de millones de años, aunque pueda parecer constante.

Hace unos 70 millones de años, los días eran más cortos y duraban unas 23,5 horas, según un estudio de 2007. La paleoceanografía y la paleoclimatología sugieren. Esto significa que los dinosaurios del Cretácico vivieron un planeta con 372 días al año.

Varios factores clave afectan la rotación del planeta, a veces trabajando en oposición.

La fricción de las mareas oceánicas, debida en parte a la atracción gravitacional de la Luna, ralentiza la rotación de la Tierra. Mientras tanto, desde la última edad de hielo, la corteza terrestre ha aumentado en algunas zonas en respuesta al peso de las capas de hielo que están desapareciendo. Este efecto cambia la distribución de masa y acelera la rotación del planeta. Ambos procesos son bastante constantes y tienen tasas predecibles.

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Otro factor más es el movimiento del fluido en el núcleo interno líquido de la Tierra, un comodín que puede acelerar o disminuir la velocidad de rotación de la Tierra, dijo Agnew. Las fluctuaciones en el núcleo de la Tierra son una de las principales razones por las que el planeta ha girado más rápido de lo esperado en las últimas décadas.

Esta rotación más rápida ha llevado a los cronometradores a preguntarse (por primera vez desde la adopción oficial del Tiempo Universal Coordinado en la década de 1960) si no sería prudente restar un segundo intercalar para mantener el Tiempo Universal sincronizado con la rotación de la Tierra.

Pero el derretimiento del hielo polar está contrarrestando esta tendencia y ha impedido cualquier decisión sobre si agregar o no un segundo intercalar negativo. Según las estimaciones de Agnew, esta posibilidad se pospondrá de 2026 a 2029, si se mantiene el actual ritmo de rotación de la Tierra.

A medida que el cambio climático se intensifica, los investigadores esperan que el derretimiento del hielo tenga un efecto aún más profundo en la rotación del planeta.

«Su contribución será mayor a medida que pase el tiempo y se acelere el derretimiento, como esperamos», dijo Herring. Añadió que el nuevo estudio fue un análisis profundo y sólido que combina investigaciones de varias disciplinas científicas.

La necesidad de que los cronometradores ajusten el tiempo universal para seguir el ritmo de la rotación de la Tierra no es un fenómeno nuevo. Pero históricamente, esto implicó agregar segundos intercalares al estándar común para los relojes cuando la desaceleración de la rotación de la Tierra hizo que el tiempo astronómico se retrasara respecto del tiempo atómico (que se mide por la vibración de los átomos en los relojes atómicos).

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Sumar o restar segundos intercalares es doloroso porque potencialmente puede alterar los sistemas de transmisión por satélite, financieros y energéticos que dependen de una sincronización extremadamente precisa. Por culpa de eso, Los cronometradores mundiales votaron en 2022 para eliminar el segundo intercalar sumas y restas para 2035 y permitir que el tiempo universal se aleje de la velocidad de rotación de la Tierra.

«Desde aproximadamente el año 2000, ha habido un esfuerzo por eliminar los segundos intercalares», dijo Agnew.

Independientemente de si los relojes cambian, la idea de que el derretimiento del hielo polar afecta la rotación de la Tierra muestra cuán importante se ha vuelto este problema. Las investigaciones ya han delineado el profundo impacto que tendrá la pérdida de hielo en las comunidades costeras.

Los científicos esperan que el aumento del nivel del mar se acelere a medida que el clima se calienta, un proceso que continuará durante cientos de años. El año pasado, destacados investigadores polares advirtieron en un informe que partes de las principales capas de hielo podrían colapsar y que las comunidades costeras deberían prepararse para un aumento del nivel del mar de varios metros. Si la humanidad permite que la temperatura global promedio aumente 2 grados Celsius, el planeta podría enfrentar un aumento del nivel del mar de más de 40 pies.

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Maker Hive deja espacio para la creatividad

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Maker Hive deja espacio para la creatividad

27 de marzo de 2024

Maker Hive, en Warburton Avenue, ofrece clases y talleres sobre una amplia gama de artes, manualidades y actividades STEM.

por Janine Annett –

Hastings-on-Hudson: al entrar a Maker Hive en 416 Warburton Avenue (justo frente a Antoinette's Patisseriel), tienes la sensación de que puedes crear casi cualquier cosa con la gran cantidad de materiales e información disponibles en este espacio brillante y acogedor.

Aarthi Muthukrishnan abrió Colmena creativa en Hastings en octubre de 2023. Su visión es un lugar que apoye la creatividad, el aprendizaje y la comunidad perfeccionando nuevas habilidades y conectándose con personas de ideas afines. Las próximas clases y talleres para niños y adultos incluyen bricolaje, tecnología creativa que utiliza dispositivos electrónicos con un cortador láser y una impresora 3D, pintura, dibujo, tejido, crochet, impresión con bloques, encuadernación, tinte de huevo y más.

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Maker Hive tiene una gran cantidad de materiales y herramientas para inspirar actividades creativas.

Aarthi, que tiene experiencia en tecnología e informática y también tiene un MBA, ha estado involucrado durante mucho tiempo en la tutoría de niñas en los campos STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas). «La tecnología es ahora parte de todas las industrias», dijo. Ha vivido en Hastings-on-Hudson con su familia durante ocho años. Antes de abrir Maker Hive, Aarthi dirigió un programa Girls Who Code y también dirigió un campamento de vacaciones de primavera en el Centro Comunitario de Hastings. Durante el campamento, los niños aprendieron a crear proyectos interactivos que cobran vida mediante el uso de microcontroladores. «En lugar de centrarme únicamente en aprender a codificar, lo cual era aburrido, me pregunté: '¿Cómo podemos hacerlo más creativo?' » Utilizamos computación física y computación creativa, que implica el uso de pequeños microcontroladores para crear proyectos interactivos. Me gusta llamarlo «un código que puedes guardar». Es muy visual y el impacto no está en una pantalla. A los padres les encantó y a los niños les encantó”, dijo Aarthi.

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Para conocer la historia completa, visite Rivertowns Current en: https://substack.com/home/post/p-142825279?source=queue

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Andrea Martone - Tarrytown, agente inmobiliario de Sleepy Hollow

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