¿Por qué se curva la luz cerca de una gran masa?

La culpable es la gravedad. La gravedad se define como la atracción que genera cualquier cuerpo u objeto con masa sobre otro objeto. Cuanto más masivo es un cuerpo, más tirón gravitatorio ejercerá.

Aunque no se sabe si es realmente cierto, se dice que el físico y matemático inglés Isaac Newton (1643-1727) tuvo un “momento eureka” al ver caer una manzana de un árbol (¡Otra versión es que al pobre la manzana le cayó en la cabeza!). Pero detrás de esa caída, cierta o no, había una pregunta: ¿Por qué la manzana siempre cae perpendicularmente al suelo?

De ahí, Newton dedujo que la Tierra debía ejercer una fuerza de atracción, la llamó gravedad y consolidó su definición. Con esta semilla formuló la ”Teoría de Gravitación Universal” (1687), que describe de forma precisa la manera en que los objetos se mueven dentro de un campo gravitatorio, explicando no sólo la caída de objetos al suelo, sino también el movimiento de los planetas y por eso la llamó universal. ¡Toda una revolución científica!

Estas leyes permanecieron intactas hasta principios del siglo XX, cuando el físico alemán Albert Einstein (1879-1955) publicó su “Teoría de la relatividad general”, que describe la gravedad como un efecto geométrico debido a una deformación del espacio provocada por la mera presencia de objetos con masa, similar a lo que ocurre cuando colocamos una bola pesada en una tela o malla elástica. Si aplicamos esto, por ejemplo, a nuestro Sistema Solar (SS), la deformación producida por el Sol (que tiene el 98% de la masa del SS) en la malla indicará a los planetas como deben desplazarse por el espacio. Este concepto de malla deformable por la presencia de cuerpos masivos es lo que se conoce como continuo espacio-tiempo. A medida que los planetas se mueven, la deformación de la malla cambia.

¿Qué tiene que ver todo este rollo con la pregunta inicial? Solo hemos hablado de objetos masivos. La luz no tiene masa, pero es una onda electromagnética que se desplaza precisamente por el espacio-tiempo, así como el sonido es una onda mecánica que se propaga por el aire (en el vacío no seríamos capaces de escuchar). Si en presencia de una gran masa el espacio-tiempo se curva, la luz al propagarse por él se ve obligada a seguir una trayectoria que también es curva. El físico teórico alemán John Archibald Wheeler (1911-2008) lo resumió brillantemente: “La materia curva el espacio y el espacio curva las trayectorias materiales, por tanto, el espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse; la materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse”.

Beatriz Agís González es doctora en Astrofísica, investigadora en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

Pregunta enviada vía email por Ricardo Gomez Kenny

Coordinación y redacción: Victoria Toro

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