Tercera ley de Newton
Un equipo de astrofísicos ha revelado un descubrimiento insólito que, según ellos, parece poner en tela de juicio nuestra comprensión actual de la gravedad basada en la ley de la gravitación universal de Newton, según un artículo publicado recientemente.
La controvertida afirmación, publicada en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, parece ser coherente con interpretaciones alternativas sobre una de las interacciones fundamentales más misteriosas de la física.
En su nuevo estudio, un equipo internacional de astrofísicos afirma que llegaron al descubrimiento mientras investigaban cúmulos estelares abiertos. Estas formaciones se crean cuando surge una nube de gas tras el nacimiento de miles de estrellas en un tiempo relativamente corto, cuyos restos son expulsados cuando estos cúmulos estelares se encienden y comienzan a expandirse, lo que puede dar lugar a la formación de entre varias docenas y varios miles de estrellas nuevas.
El papel de la gravedad en este proceso consiste en que las fuerzas gravitatorias débiles sirven esencialmente como el pegamento que contiene estos cúmulos de estrellas y los mantiene unidos. Capaces de sobrevivir durante cientos de millones de años, estos cúmulos empiezan a perder estrellas con el tiempo, lo que da lugar a la formación de un par de “colas de marea”, una de las cuales es arrastrada detrás del cúmulo estelar abierto a medida que se propulsa por el espacio, mientras que la otra sobresale por delante de la formación.
Teoría de la relatividad
Cuando Isaac Newton formuló sus leyes del movimiento y la ley universal de la gravitación en el siglo XVII, no podía prever que su trabajo conduciría un día al descubrimiento de un nuevo planeta en el sistema solar: Neptuno. La predicción de su posición en el cielo nocturno se atribuye históricamente al astrónomo y matemático francés Urbain Le Verrier, pero éste tuvo un rival británico, John Couch Adams, que llegó a la misma conclusión de forma independiente.
Existen pruebas de avistamientos anteriores de Neptuno después de la invención del telescopio: Galileo Galilei en 1612/1613, Jerome Lalande en 1795 y John Herschel en 1830, sobre todo, aunque ninguno se dio cuenta de que el objeto que habían observado era un planeta. Galileo pensó que se trataba de una estrella fija, probablemente porque Neptuno estaba retrogradando (aparentemente moviéndose en dirección opuesta a la de otros planetas) cuando lo observó y, por tanto, parecía estar inmóvil. Sin embargo, en 2009, el físico David Jamieson argumentó que Galileo podría haber sospechado que se trataba de un planeta. Jamieson encontró una nota en uno de los cuadernos del astrónomo en la que señalaba el movimiento de una “estrella de fondo” el 28 de enero de 1613, marcando también un punto con una tinta diferente, que Jamieson interpretó como procedente de un boceto anterior del 6 de enero: una prueba de que Galileo estaba siguiendo su posible movimiento. Pero no hay constancia de que Galileo siguiera esta pista.
Gravedad entre dos objetos
La ley de la gravitación universal de Newton se suele enunciar como que toda partícula atrae a cualquier otra partícula del universo con una fuerza que es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros[nota 1] La publicación de la ley se ha conocido como la “primera gran unificación”, ya que supuso la unificación de los fenómenos de gravedad descritos anteriormente en la Tierra con los comportamientos astronómicos conocidos[1][2][3].
Se trata de una ley física general derivada de observaciones empíricas mediante lo que Isaac Newton denominó razonamiento inductivo[4]. Forma parte de la mecánica clásica y fue formulada en la obra de Newton Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (“los Principia”), publicada por primera vez el 5 de julio de 1687. Cuando Newton presentó el Libro 1 del texto inédito en abril de 1686 a la Royal Society, Robert Hooke afirmó que Newton había obtenido de él la ley del cuadrado inverso.
En el lenguaje actual, la ley afirma que toda masa puntual atrae a cualquier otra masa puntual mediante una fuerza que actúa a lo largo de la línea que interseca los dos puntos. La fuerza es proporcional al producto de las dos masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa[5].
Ley de inercia
La ley del cuadrado inverso propuesta por Newton sugiere que la fuerza de gravedad que actúa entre dos objetos cualesquiera es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de separación entre los centros de los objetos. Si se modifica la distancia de separación (r), se modifica la fuerza de gravedad que actúa entre los objetos. Dado que ambas magnitudes son inversamente proporcionales, el aumento de una de ellas provoca una disminución del valor de la otra. Es decir, un aumento de la distancia de separación provoca una disminución de la fuerza de gravedad y una disminución de la distancia de separación provoca un aumento de la fuerza de gravedad.
Además, el factor de variación de la fuerza de gravedad es el cuadrado del factor de variación de la distancia de separación. Así, si la distancia de separación se duplica (aumenta en un factor de 2), la fuerza de la gravedad disminuye en un factor de cuatro (2 elevado a la segunda potencia). Y si la distancia de separación (r) se triplica (multiplicada por 3), la fuerza de la gravedad disminuye nueve veces (3 elevado a la segunda potencia). Pensar en la relación fuerza-distancia de esta manera implica utilizar una relación matemática como guía para pensar en cómo una alteración en una variable afecta a la otra variable. Las ecuaciones pueden ser algo más que meras recetas para resolver problemas algebraicos; pueden ser “guías para pensar”.