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¿Qué Impacto Tiene la Gravedad en los Fotones?




Aunque la Gravedad es la más débil de las cuatro fuerzas fundamentales, domina el Universo. Dicta la rotación de galaxias y los cúmulos galácticos; mantiene a los planetas en movimiento alrededor del Sol; y nos mantiene firmemente plantados en el suelo. A este respecto, es una parte necesaria para la vida como la conocemos y parte fundamental de la física que gobierna nuestro Universo. Es relativamente fácil ver trabajando a la gravedad; sólo nos toma mirar a arriba y ver al Sol pasando sobre nuestras cabezas. Pero, ¿cómo funciona la gravedad en relación a cosas que son muy pequeñas, como los fotones (las minúsculas partículas sin masa que producen la luz)?

En la presencia de un Campo Gravitacional, un fotón se doblará ante la fuente del campo. Por ejemplo, si observamos las estrellas que aparecen a una proximidad cercana al Sol (desde nuestra perspectiva, parecen estar rodeando el Sol), estas lucirán ligeramente fuera de sus “verdaderas posiciones,” gracias a la gravedad del Sol que dobla a los fotones que están siendo emitidos por estrellas distantes en su paso por nuestra estrella para llegar a nosotros en la Tierra.

Debido al moderado tamaño de nuestro Sol, los efectos son pequeños, pero aun así son medibles. Si tomamos algo que es realmente inmenso (léase: mucho más masivo que nuestro Sol, como un cúmulo de galaxias), y si se presenta un cuerpo excesivamente luminoso (como un cuásar) del lado opuesto, podremos ver manchas de luz en un patrón circular. Esta es una vista de los fotones provenientes del cuásar siendo doblado alrededor del cúmulo. En muchas ocasiones, se han fotografiado anillos de 360 grados completamente formados. Estos son llamados “Anillos de Einstein,” y son extremadamente raros.

Si el cuerpo (estrella o cúmulo galáctico) entre el observador y el objeto luminoso es lo suficientemente pesado, comenzaremos a ver doble y a veces triple copia del objeto, ¡esto se debe a que la lente gravitacional está llena a reventar, gracias a la gran cantidad de fotones! En muchas ocasiones, equipos de científicos fueron capaces de usar este efecto de los lentes gravitacionales como una lupa, para mirar más profundo en el Universo.

Cuando un fotón está en la presencia de un agujero negro, sucede la misma curvatura. Los fotones continúan doblándose alrededor del campo gravitacional por todo el camino hasta el Radio de Schwarzschild (el Horizonte de eventos), pero más allá del Horizonte de eventos del agujero negro la velocidad de escape (la velocidad necesaria para que algo escape) se vuelve más grande que la velocidad de la luz, así que los fotones se arrojarán para nunca regresar (en ese estado al menos).

La Relatividad juega un rol enorme en cómo podemos observar esto suceder, pero esa es una historia para otra ocasión.
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