Relatividad general

La relatividad general (RG) es una teoría de la gravitación que fue desarrollada por Albert Einstein entre 1907 y 1915.

De acuerdo a la relatividad general, la atracción gravitatoria observada entre masas se debe a una curvatura del espacio-tiempo y por tanto un reflejo de la geometría del mismo y no de fuerzas a distancia como en la teoría newtoniana de la gravedad. 

En 1905 Einstein publicó su teoría de la relatividad especial, que conciliaba las leyes de Newton con el electromagnetismo (la interacción entre partículas con carga eléctrica).

 La relatividad especial estableció un nuevo modelo de trabajo para todos los físicos, al introducir conceptos radicalmente nuevos sobre el espacio y el tiempo. El problema es que algunas de las teorías aceptadas hasta ese momento resultaron inconsistentes con este nuevo modelo (un ejemplo clave es la ley de la gravedad de Newton, que describe la atracción mutua que experimentan los cuerpos debido a su masa). El intento de superar dichas limitaciones llevaron a Einsten a construir la teoría de la relatividad más general.

Muchos físicos, incluso el mismo Einstein, intentaron encontrar una teoría que conciliara la ley de la gravedad de Newton con la relatividad especial. Tras varios intentos preliminares, Einstein publicó en 1915 su teoría general de la relatividad.

 Para entender las ideas básicas de esta teoría es muy instructivo seguir los razonamientos de Einstein entre los años 1907 y 1915, desde el experimento mental de un observador en caída libre hasta su teoría completamente geométrica de la gravedad.

APLICACIONES ASTROFÍSICAS

•  Ondas gravitacionales

Las ondas gravitatorias, una consecuencia directa de la teoría de Einstein, se han detectado indirectamente en estrellas binarias.

Tales pares de estrellas orbitan una alrededor de la otra, y poco a poco pierden energía porque emiten ondas gravitatorias. Esta pérdida de energía es normalmente de modo tan gradual que es difícil de detectar. Sin embargo, en 1974, esta pérdida de energía se observó en un púlsar binariollamado PSR B1913+16; los descubridores, Russell Alan Hulse y Joseph Hooton Taylor Jr., se adjudicaron el Premio Nobel de Física en 1993. 

Desde entonces, se han encontrado varios púlsares binarios más; los más útiles son aquellos en los que los púlsares son estrellas, ya que proporcionan las pruebas más exactas de la relatividad general.
Los púlsares son estrella de neutrones que emiten un haz estrecho de radiación electromagnética de sus polos. Como el púlsar rota, su rayo es visto desde la tierra como una serie regular de pulsos de radio, al igual que un buque en el mar observa como destellos de luz la rotación de la luz en un faro. 

Este patrón regular de pulsos de radio es útil como un "reloj" de alta precisión que nos informa sobre la actividad en su barrio. 

• Agujeros negros

Cuando la masa se concentra en una región lo suficientemente compacta de espacio, la relatividad general predice la formación de un agujero negro - una región del espacio con una atracción gravitatoria tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Se cree que ciertos tipos de agujeros negros son el estado final en la evolución de estrellas masivas. 

Un Agujero negro supermasivo con la masa de millones de Soles, se cree que están presentes en los núcleos de la mayoría de los galaxias. Desempeñan un papel clave en los modelos actuales de cómo las galaxias se han formado a lo largo de los últimos miles de millones de años. 

El caer de la materia en un objeto compacto es uno de los más eficientes mecanismos para la lSimulación a ordenador de un agujero nergroiberación de energía en forma de radiación. Los agujeros negros, se piensa, son responsables de algunos de los fenómenos astronómicos más brillantes imaginables. Entre los ejemplos notables de gran interés para los astrónomos son cuásares y otros tipos de núcleos activos de galaxias. Bajo las condiciones adecuadas, la disminución de la acumulación de materia alrededor de un agujero negro puede dar lugar a la formación de jets, que se centró en las vigas de la materia son remotas lejos en el espacio a velocidades cerca a la de la luz.