Cómo las órbitas delatan la curvatura del universo ✎ exprés

Original: "Deviation of trajectories in nonrelativistic and relativistic cases and Shirokov effect"
· Yu. V. Pavlov, V. P. Vandeev
arXiv:2607.29350v1 · 2026-07-31 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 2 min
Las órbitas casi circulares se desplazan de manera diferente en el espacio de Newton y en el de Einstein.

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Una piedra lanzada vuela en arco y cae. Un planeta alrededor de una estrella es la misma piedra, solo que cae infinitamente, rodeando el astro en una curva cerrada. En el mundo de Newton, esa curva es una elipse perfecta, y el planeta regresa al mismo punto en cada vuelta. En la realidad, la órbita gira ligeramente: su punto más cercano a la estrella, el periastro, se desplaza.

En Mercurio, este desplazamiento es de aproximadamente 43 segundos de arco por siglo. Un ángulo diminuto, pero sin la relatividad general no se puede explicar.

En el nuevo trabajo, los autores no solo calcularon el desplazamiento para órbitas casi circulares: encontraron una solución general para las desviaciones en ambas teorías. En el caso newtoniano, la curvatura del espacio no juega ningún papel, y la órbita permanece cerrada solo para ciertas formas del potencial (energía de interacción). En la relatividad general todo es más complejo: la propia geometría del espacio-tiempo hace que la órbita precese —gire lentamente—. Los autores obtuvieron una fórmula explícita para este desplazamiento en un campo estático con simetría esférica, por ejemplo, alrededor de una estrella que no rota o de un agujero negro.

De especial interés es la influencia de la constante cosmológica (esa misma magnitud que se asocia con la energía oscura). Incluso una diminuta adición a la métrica (la descripción de la geometría del espacio-tiempo) puede alterar el desplazamiento del periastro. Los investigadores estimaron este efecto: es insignificantemente pequeño dentro del sistema solar, pero podría volverse notable a escalas galácticas. Y al final del artículo, un resultado inesperado: encontraron una "receta" métrica en la que el desplazamiento desaparece por completo. Esa geometría es una rareza teórica, pero recuerda que la naturaleza no está obligada a seguir nuestras expectativas.

El efecto Shirokov es cuando el desplazamiento del periastro está ausente incluso en un espacio-tiempo curvo. Los autores encontraron la condición bajo la cual desaparece.

El desplazamiento del periastro de Mercurio se observó ya en el siglo XIX, pero solo Einstein pudo explicarlo, y ese fue el primer triunfo de la relatividad general.

En la novela 'El juego de Ender' de Orson Scott Card, los personajes manipulan la gravedad para alterar las órbitas de los asteroides; tal precisión habría requerido conocer todos los desplazamientos, incluidos los efectos descritos en este artículo.

Científicos
Hendrik LorentzHenri PoincaréAlbert EinsteinRobert H. DickeJosef LenseWilliam Unruh
Conceptos
órbita circular excentricidad orbital órbita teorema de Birkhoff coordenada radial curva de rotación de galaxia métrica ecuación de Dirac espacio curvo trayectoria métrica de Kerr ecuaciones de Navier-Stokes rotación quiralidad ecuación geodésica pi velocidad angular espacio plano parámetro de impacto distancia de diámetro angular