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INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

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La dilatación del tiempo

 

Supernovas y estrellas de neutrones
Una supergigante
Una supernova
Nucleosíntesis estelar
Una estrella de neutrones
Un púlsar
La radiación de los púlsares

Las fuentes X y gamma
Las fuentes de rayos X
El enigma de las explosiones de rayos gamma
El origen de las explosiones de rayos gamma

La relatividad restringida
El fin del espacio absoluto
La relatividad restringida
La dilatación del tiempo
La contracción del espacio y el espacio-tiempo

La relatividad general
El principio de equivalencia
La relatividad general y la curvatura del espacio-tiempo
Las verificaciones de la relatividad general
La onda gravitacional
La lente gravitacional

Los agujeros negros
Un agujero negro
El espacio-tiempo alrededor de un agujero negro
Un agujero negro histórico: Cygnus X-1

 

 

 

 

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Imagen que ofrece una fotografía del sol en rayos x. Crédito: NASA Goddard Laboratory for Atmospheres

 

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Visión artística de un agujero negro con disco de acreción. Crédito: Jörn Wilms (Tübingen) et al.; ESA

La dilatación del tiempo

Continuemos nuestra exploración de las consecuencias de la relatividad restringida con su amigo en su nave. Usted coloca ahora en su estación espacial y en la nave dos relojes luminosos.

Se trata de un sistema formado de dos espejos uno enfrente del otro que están colocados paralelamente a la dirección del movimiento de la nave. Un pequeño dispositivo permite crear un haz luminoso que va a ir y a venir entre los dos espejos. La duración del paso de la luz de una pared a la otra es constante. Este sistema constituye, así pues, un reloj que permite medir el tiempo. Basta con contar el número de idas y vueltas de la luz y con convertir el resultado en una duración.

 

dilatacion

 

La dilatación del tiempo. La figura representa su reloj luminoso y el de su amigo, en cuatro momentos sucesivos. Las flechas representan el desplazamiento de la luz entre dos instantes. Su longitud, que corresponde a la velocidad de la luz, debe ser por todas partes la misma, según Einstein. Su reloj está en reposo y la luz se propaga perpendicularmente a los espejos. Por el contrario, el reloj de su amigo se desplaza muy rápido y los rayos luminosos parecen propagarse en inclinación. La distancia recorrida por la luz en una ida y vuelta es, pues, más larga. Puesto que la velocidad de la luz es la misma para todo el mundo, eso significa que un vaivén dura mucho más tiempo en el reloj de su amigo que en el suyo: el tiempo parece pasar más lentamente a bordo de la nave.

Dos relojes discordantes

Provisto de este sistema, su amigo realiza un nuevo paso, apagados los motores, ante la estación espacial. Sobre su reloj no se produce nada especial. Éste sigue marcando tranquilamente el tiempo, el sistema está inmóvil y la luz se propaga perpendicularmente a los espejos.

Sobre el reloj de su amigo, en cambio, la situación es diferente. Ya que la nave espacial se mueve entre dos reflexiones, se ve la luz desplazarse de forma oblicua con relación a los espejos. Los rayos luminosos deben recorrer una distancia más grande para efectuar una ida y vuelta. Pero la velocidad de la luz es la misma para todo el mundo según Einstein, una distancia más grande corresponde, pues, a un tiempo más largo. En consecuencia, un vaivén de la luz a bordo de la nave dura más tiempo que sobre su reloj fijo.

Eso significa que el tiempo a bordo de la nave no pasa de la misma forma para todos los observadores. Este efecto de dilatación del tiempo parece extraordinario, pero ha sido completamente verificado experimentalmente.

Observemos que este efecto no tiene consecuencia visible sobre nuestra vida diaria. La dilatación del tiempo solo es verdaderamente importante cuando la velocidad implicada es cercana a de la de la luz. Para las velocidades de cada día, el factor de dilatación es muy cercano de 1 y no tiene ninguna influencia notable.

Una dilatación simétrica

Uno de los aspectos curiosos de la dilatación del tiempo es su perfecta simetría. En efecto, todo movimiento es relativo. Así pues, desde el punto de vista de su amigo, es su nave que está inmóvil y su estación espacial que se desplaza casi a la velocidad de la luz. Observará, así pues, que es la duración de una ida y vuelta de su reloj luminoso que es más larga. En consecuencia, es siempre una desaceleración del tiempo observada en otros, nunca una aceleración.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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