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Ciencia en español -ʟᴀ ʀᴀᴢóɴ ᴇsᴛá ᴀʜí ғᴜᴇʀᴀ-

Aprendiendo a sombrear con gravitones en las cercanias del pulsar binario PSR 1913+16

Posted by Albert Zotkin en diciembre 3, 2017

A menudo se afirma que el decaimiento de las órbitas de los pulsares binarios constituye una prueba de la existencia de ondas gravitacionales tal y como predice la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Y se conforman con admitir que eso sólo sería una prueba indirecta de tal existencia.

Hoy vamos a viajar hacia la constelación del Águila. aquilaDejaremos atrás a su estrella más brillante, Altair, que sólo se encuentra a 17 años-luz de nosotros, y nos adentraremos a una profundidad de unos 21 mil años-luz, pero sin salir de la Vía Láctea. Nos situaremos en las inmediaciones de un pulsar binario muy conocido, el PSR 1913+16, cuya localización exacta en el cielo es ascensión recta : 19h 13m 12.4655s declinación : 16° 01′ 08.189?. Este pulsar binario está formado por dos estrellas de neutrones, que orbitan en dos órbitas elípticas alrededor de un baricentro común (centro de masas) en el mismo plano.

Ese par de estrellas de neutrones se mueve cada una en su órbita elíptica según las leyes de Kepler. En cada instante las dos estrellas se encuentran en oposición, formando una linea recta junto con el baricentro (centro de masas). El periodo de cada órbita es de unas T = 7.75 horas, y se cree que ambas estrellas poseen casi la misma masa M = 1.4 masas solares. Sus dos órbitas son bastante excéntricas. La separación mínima cuando se encuentran en sus respectivos periastros es de d = 1.1 radios solares, y la separación máxima, cuando se encuentran en sus respectivos apastros es de D = 4.8 radios solares.

Ayer hice esta pequeña animación en flash que simula el pulsar binario PSR 1913+16. Usé un sencillo actionsscript y algunas figuras geométricas simples. Pero, lo más importante que cabe decir es que no programé el decaimiento de las dos órbitas. Ese decaimiento emerge naturalmente del cómputo de las posiciones de ambos cuerpos. La pregunta es ¿por qué emerge decaimiento orbital en esos dos cuerpos?. La respuesta está en la capacidad de los registros de las variables que usa el actionscript (programa informático de flash). Usando las leyes de Kepler para esos cómputos, resulta que a cada paso evolutivo del sistema se pierden algunos decimales de precisión en las variables resultantes que serian necesarios para mantener las órbitas estables en su tamaño original. Al cabo de unos cuantos pasos de evolución del sistema, obtenemos un notable decaimiento de las órbitas. El actionscript de flash nos ha proporcionado una idea muy intuitiva de en qué podría consistir la gravedad cuántica, o por lo menos un aspecto de la misma. Sí, la gravedad cuántica tendría mucho que ver con la pérdida de información que la naturaleza necesitaría para mantener la estabilidad de sus sistemas orbitales. Pero, si nos fijamos también en la precesión de los periastros de ambos cuerpos de ese sistema gravitatorio binario, vemos que esa precesión podria deberse al hecho, inadvertido en la astrofísica oficial, de que existe sombra gravitacional, la misma que explica la precesion total del perihelio del planeta Mercurio, la misma que explica lo que la astrofísia oficial se empeña en llamar materia oscura, la misma que explica la anomalía de flyby , la misma que explica la anomalía de las sondas Pioneer mejor que la explicación oficial.

En resumen:

  1. El decaimiento orbital en los sistemas gravitatorios se debe al hecho irrefutable de pérdida de información cuántica en sus procesos computacionales.
  2. La precesión total del periastro de las órbitas en los sistemas gravitatorios se debe a la sombra gravitacional que los cuerpos másicos producen al paso de los gravitones, de forma muy similar a cómo los cuerpos opacos producen las sombras tras ellos al paso de los fotones. La sombra gravitacional produce un acercamiento efectivo del centro de masas del sistema hacia el cuerpo orbital test, y por lo tanto, una aceleración extra de su velocidad orbital.

Ahora explicaré brevemente la pieza principal de código en actionscript que genera esa simulación:

function update(m) { var cm_x; var cm_y; if(_root.r_frame==null){ cm_x=Stage.width/2; cm_y=Stage.height/2; }else{ cm_x=_root.r_frame._x; cm_y=_root.r_frame._y; } var r = Math.sqrt(Math.pow((m._x-m.target_body._x),2)+Math.pow((m._y-m.target_body._y),2)); var accel = 30*target_body.mass/Math.pow(r,2); var cosx=(m._x-m.target_body._x)/r; var cosy=(m._y-m.target_body._y)/r; var accel_x = accel*cosx; var accel_y = accel*cosy; var s=1; m.speed.x-=accel_x; m.speed.y-=accel_y; m._x+=m.speed.x-cm_x+Stage.width/2; m._y+=m.speed.y-cm_y+Stage.height/2;

s=(m._y-m.target_body._y)<0?-1:1; m._rotation=s*Math.acos(cosx)*180/Math.PI90; }

La función update toma como único parámetro al clip m, que representa a uno de los dos astros del sistema, y que tiene una serie de propiedades predefinidas, como sus coordenadas espaciales _x, _y, o su su masa m. Cuando pasa por el render de flash un frame, la función update actua sobre cada uno de los dos clips que representan a las dos estrellas de neutrones del sistema y actualiza sus coordenadas relativas al centro de masas. Es importante resaltar que el movimiento de los dos cuerpos, aunque aparentemente parecen trazar movimientos elípticos que cumplen las leyes de Kepler, en realizad sus trayectorias no son elipses, porque decaen. Por lo tanto, no uso ecuaciones de elipses sino que todo nace la ecuación de Newton de la aceleración que es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia y directamente proporcional a la masa del otro cuerpo. ¿Cómo se actualizan las coordenadas espaciales de cada astro?. La idea es simple. Desde cada frame a la coordenada _x hay que sumarle o restarle la componente de velocidad speed.x, y lo mismo para la coordenada _y. Vectorialmente hablando, sería obviamente, para cada frame, calculamos la aceleración de cada astro y la sumamos a la velocidad, y después sumamos la velocidad al vector posición. Estas sumas son coherentes dimensionalmente porque a cada frame se está considerando un paso diferencial muy pequeño de cada una de esas variables.

Por lo tanto la razón por la que esas órbitas decaen, no está escrita en la ley universal de gravitación, sino que es un artefacto del hardware que ha de ejecutar fisicamente el programa. Las variables de aceleración, velocidad, solo pueden ejecutarse fisicamente si poseen precisión limitada a su registro fisico. Si son registros que almacenan números de coma flotante, pueden llegar a una capacidad de hasta 64 bits por registro. Por lo tanto, puesto que la Ley Newtoniana implica, como mínimo, el cálculo de raíces cuadradas para hallar las coordenadas de posición, resultará siempre en una pérdida de precisión al ser almacenada en los registros finitos del hardware.

¿A dónde nos lleva todo esto?. Nos lleva al hecho de que la naturaleza no necesita ondas gravitacionales, ni materia oscura, ni energía oscura, ni nada que se le parezca para funcionar. Todo es cuestión de elegir los modelos teóricos que mejor la describen a cualquier escala. La naturaleza simplemente computa sus estados a partir de sus estados anteriores, pero eso sólo lo puede hacer si su precisión a cada paso (quizás a cada tiempo de Planck) no es infinita. Nuestro universo se parece mucho a una simulación informática, y eso significa que su fractalidad no es infinita a cualquier escala, sino que a partir de cierto nivel, dejan de tener sentido ciertas magnitudes físicas y emergen otras que aun desconocemos.

Saludos Keplerianos a todos 😛

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3 comentarios to “Aprendiendo a sombrear con gravitones en las cercanias del pulsar binario PSR 1913+16”

  1. Humberto said

    ¿A dónde nos lleva todo esto?. Nos lleva al hecho de que la naturaleza no necesita ondas gravitacionales, ni materia oscura, ni energía oscura, ni nada que se le parezca para funcionar. Todo es cuestión de elegir los modelos teóricos que mejor la describen a cualquier escala. La naturaleza simplemente computa sus estados a partir de sus estados anteriores, pero eso sólo lo puede hacer si su precisión a cada paso (quizás a cada tiempo de Planck) no es infinita.
    ………………..
    Muy interesante la idea; o mejor dicho, este enfoque.
    Creo que ya usted venía dando pasos en esa dirección, si mal no recuerdo.
    Tambien cambie idea por enfoque, porque hay como subideas anteriores por ahi parecidas, pero bueno usted lo concreta mas porque pone un ejemplo claro, y eso es un salto cualitativo.
    LLevamos mas de un siglo en física sin un salto cualitativo, es decir; sin paradigmas nuevos.
    Estamos trabajado los nuevos problemas, o los nuevos resultados experimentales con las mismas herramientas que sirvieron para desatar el nudo que se armó a finales del siglo 18,… hasta un nino si se explican se da cuenta de que eso es una aberración científica, de sentido común.
    Y lo triste es el precio que van a pagar las generaciones futuras por tal esterilidad de ideas, dado que con la toma del poder de los metafísicos matemáticos esotéricos, vislumbro que la falta de imaginación física y la crisis actual de la física no acabe pronto, dado los nuevos físicos que se estan graduando en este siglo XXI estan “programados” bajo esa forma de ver la naturaleza y no tienen idea de lo que pasa, mucho menos el rumbo hacia donde hay que dirigir las investigaciones para salir del atolladero.
    http://humbertomondejargonzalez.blogspot.com/2017/01/373-el-realismo-aristotelico-mas-la.html
    373-El realismo aristotélico, más la metafísica matemática esotérica son las bases de las ciencias físicas modernas.
    …………..
    En lo personal no me gusta ese enfoque, me gusta algo mas fisico.
    Pero dialécticamente, es decir; desde el punto de vista de explicar que es el movimiento (algo que nadie a explicado, sin meros enfoques emergidos ya de algo que supongo mas primario, trivial, desconocido,… como tu idea) es un enfoque correcto.
    La filosofía y parte de la física se basa en pura lógica no formal, pero mi idea general es que la naturaleza no hace cálculos de lógica formal (matematica), sino que tiene otra manera de hacerlo mas sencilla y elegante; lo intuyo de muchos rastros o indicios sutiles que va dejando en esa dirección su actuar.
    http://humbertomondejargonzalez.blogspot.com/2017/11/444-la-logica-formal-vs-la-logica-no.html
    444-La lógica formal vs la lógica no formal.
    La lógica formal para mi es una herramienta intelectual para establecer un puente comunicativo entre esa manera en que lo hace la naturaleza y nuestro cerebro que lo desconoce.
    La lógica formal (matematica), al contrario de lo que piensan muchos; para mi no es la herramienta definitiva que podrá describir con exactitud lo que hace la naturaleza.
    OK,…
    Lo que han hecho los físicos desde que surgió el primer proto científico, proto intelectual.
    http://humbertomondejargonzalez.blogspot.com/2015/08/135-quien-fue-el-primer-cientifico-que.html
    235-Quién fue el primer científico que existió?
    Que aunque no se quiera entender así como yo lo planteo, es evidente que sin ese salto cualitativo que dio nuestro cerebro, nunca hubiera existido científico alguno, o intelectual (que es en el fondo lo que somos todos nosotros los que queremos ver dentro de la neblina intelectual que está en la frontera del conocimiento de cada época):
    Es buscar una manera de explicar un fenómeno particular aislandolo de la naturaleza (1), después coger dos (2) fenómenos, buscar su relación, buscar algo mas general que lo explique a los dos juntos con una sola herramienta, donde antes usabas una para cada caso.
    Y así sucesivamente, ajuntas mas fenómenos físicos (1,, 2, 3,,…), extraes sus escencia, sus relaciones, sus interacciones y tratas de buscar una sola herramienta que los explique a todos de forma integral, donde antes usabas (1, 2, 3,…) herramientas diferentes.
    En esencia esa es la física (el trabajo intelectual que hace el hombre en la ciencia, las humanidades en general) y lo que han hecho y hace un fisico desde antes que esta se quedara definitivamente con el nombre de Física, al definir su objeto de estudio con mas precisión.
    Es lo mismos que usted intenta hacer, generalizar mas, a través de eso que llamamos modelos (moderar la realidad para entenderla o usarla mejor) físicos.
    ……………
    Pero esto es mas engorroso aun que eso de juntar dos explicaciones con imaginación física (lo que se perdió) y sacar una idea nueva que las engloba a las dos con la misma simpleza que tenían cuando estaban separadas.
    http://humbertomondejargonzalez.blogspot.com/2015/10/250-puede-ser-erroneo-un-modelo-fisico.html
    250-¿Puede ser erróneo un modelo físico de la realidad, que acierta al explicar un fenómeno físico complejo y posteriormente se descubre experimentalmente que ha aceptado correctamente también en lo que se predice a partir de el? ¡Si!
    Por ejemplo (puedo poner decenas, pero este es mas popular y por eso se entiende mejor), actualmente tenemos tres modelos gravitacionales:
    1-Newton: Que es el mas subestimado ahora, pero a la vez que mas usado, el que mas informacion y resultados reales, concretos aporta. Y que no es, ni se puede demostrar por nadie sin actos de FE y discretisimos intelectuales para aparejar la relación retórica que intentan establecer, que sea un caso particular del de Einstein. Aunque la mayoría se cree sus propias inconsistencias retoricas, por un problema de que así se escriben los libros didácticos escolares y despues ya no logran desprenderse de esa programación escolar y ver que no es así como lo enfoca la pedagogía escolar, los pedagogos físicos (pero ese es otro asunto).
    2-El de Einstein: Que es el del espaciotiempo esotérico junto.
    3-El modelo de gravitón: Que poco se ha hecho experimentalmente y teóricamente en el, mas bien está todavía en el campo especulativo
    Ninguno de los tres es un caso particular del otro como puede pensarse y todos funcionan de algún modo para decirnos algo (claro, menos de lo que la achacan los metafísicos matemáticos esotéricos que nos dicen, por lo mismos; porque faltan paradigmas físicos por descubrir y no son ninguno de los que ellos proponen, después si no pierdo el hilo, explicó los por qué).
    En resumen, no sabemos qué es la gravedad y por eso usamos tres modelos diferentes para tratar de explicarnoslas.
    Pero la cosa es que no tenemos tres naturalezas, sino una sola y en la medida que los modelos gravitacionales agregan mas experimentos, se vuelven mas y mas complejos (algo que nadie me puede refutar). No digamos ya lo que pasara por esa vía si creyéramos (como nos adoctrinan) que la mayoría de la energía y materia del universo es desconocida.
    Es decir, según los mismos metafísicos matemáticos esotéricos, no sabemos casi nada de lo que nos rodea (entiéndase, materia oscura, energia oscura,…) y ya no podemos entender la lógica formal (matemática) de la física que describe esa pequeña porción del universo sin agregar cosas esotericas, tontas, sin sentido comun fisico, sin sentido comun cientifico, filosofico, sin hacer actos de fe para autoengañarnos, je, je,… ayer leía ese adoctrinamiento y me sonrojaba.
    “Y, por supuesto, si no fuera por la Mecánica Cuántica tampoco habría vida,…”
    http://neofronteras.com/?p=5873
    Es decir, que la MC no es un modelo de la naturaleza, sino la naturaleza es un modelo de la MC, je, je,… estamos rodeados!
    http://humbertomondejargonzalez.blogspot.com/2015/03/179-enrique-borjas-un-metafisico.html
    De verdad que alguien piensa que se puede salir del atolladero con estos enfoques que dan los metafísicos matemáticos esotéricos?
    No hombre, ustedes confunden y mezclan ignorantemente MC y Naturaleza. Saltan de una cosa para la otra (MC-Naturaleza) en su retoricas didacticas; porque no entienden cómo se creo la MC y para que.
    Yo tengo un escrito por ahí sin acabar (como todo en mi vida) donde abordó ese tema:
    http://humbertomondejargonzalez.blogspot.com/2017/08/424-la-navaja-de-ockham-vs-la.html
    ………
    Continuamos:
    Como digamos el espacio tiempo junto, el vacío cuántico universal (el local ya yo he explicado que existe y que es, pero no es generalizable a todo el universo como hacen ellos,…), el Big Bang, los campos cuánticos esotéricos, omnipresentes, extendidos a todo el universo,… en fin, decenas de cosas que no se miden en física,…
    Entoces:
    Si la física matematica lo que hace es a medida que agregas mas “naturaleza” al modelo, es complejizarse, hacerse mas areversada; para mi es evidente que por esa vía no existiría este mundo y que por lo tanto la naturaleza debe de operar en todo momento con un lenguaje mas nemotécnico, mas trivial.
    Cual es ese lenguaje que a medidas que pasas de los particular a lo general sigue manteniendo la simpleza?
    Lo desconozco.
    No tengo ni las mas minima idea como podría ser algo así tan trivial y maravilloso; que no se vuelve mas complejo, cuando operas con mas variables.
    …………
    Visto eso de arriba, nos podemos preguntar cosas:
    1-Se podrá establecer un puente intelectual entre ese lenguaje con que opera la naturaleza y el cerebro humano a través de tu idea de que la naturaleza cuando se calcula a ella misma, los resultados de sus operaciones no son exactos y eso implica movimiento dialéctico, perdida de estatismo, de una mecanica?
    2-Si tu modelo aceptara en explicarnos mejor las cosas; será así cómo opera la naturaleza, o eso sigue siendo otro modelo mas para establecer el puente entre la realidad de cómo opera la naturaleza y nuestro cerebro?

  2. Humberto said

    Me da un tufillo a que alguien te ha leído y ha hecho un copy/paste burdo:
    http://francis.naukas.com/2018/01/03/grqm-el-nuevo-eslogan-de-susskind/#more-43305
    GR=QM, el nuevo eslogan de Susskind

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