Púlsares Binarios como Prueba de la Relatividad General

Un púlsar es una estrella de neutrones en rotación, que produce señales periódicas en los detectores de la Tierra, como si fuera un haz de radiación que barre sobre la Tierra una vez por cada rotación del haz. Un púlsar binario puede tener la característica adicional de una disminución medible del periodo orbital cuando las espirales de los dos púlsares se enfrentan interiormente entre sí. Este cambio en el período orbital puede atribuirse a la pérdida de energía debido a la emisión de ondas de gravedad, y la tasa de pérdida de energía se puede calcular a partir de la relatividad general de Einstein. Por lo tanto la medición de la velocidad de cambio del período orbital proporciona una prueba de la relatividad general.

La ilustración de arriba sigue el modelo presentado por el comité Nobel, al anunciar el premio Nobel de 1993 otorgado a Hulse y Taylor por el descubrimiento del primer pulsar binario. Su descubrimiento se basó en la medición del desplazamiento Doppler de la frecuencia de radio cuando el pulsar emisor orbitaba un compañero invisible. El periodo medio de este púlsar (PSR 1913 + 16) era 0,05903 segundos, lo que implica que esta estrella de neutrones con un radio del orden de 10 kilómetros, pero con una masa comparable a la del Sol, está girando sobre su eje ¡casi 17 veces por segundo!. Pero ese período variaba varias decenas de microsegundos con un período orbital de menos de ocho horas, lo que corresponde a una distancia orbital de sólo varias veces la distancia Tierra-Luna. Por estas características orbitales, la corrección de la relatividad general para el movimiento del perihelio sería de 4 grados por año en comparación con los 43 segundos de arco por siglo, del perihelio de Mercurio, el mejor ejemplo en nuestro sistema solar.

Después de cuatro años de observación de este púlsar, se determinó que el período orbital estaba disminuyendo en alrededor de 75 microsegundos por año, coincidiendo en alrededor de 0,5%, con la tasa prevista por la relatividad general.

Referencia: El Premio Nobel de Física de 1993.