Efecto Shapiro

La dilatación del tiempo gravitacional conlleva otro efecto llamado efecto Shapiro (también conocido como retraso de la señal gravitacional ).

Debido a este efecto, las señales electromagnéticas viajan más tiempo en el campo gravitatorio que en ausencia de este campo.

Historial de descubrimientos

El efecto fue observado por primera vez en 1964 por el astrofísico estadounidense Irwin Shapiro . Shapiro propuso un experimento en el que las ondas de radio rebotaban en la superficie de Venus y Mercurio y regresaban a la Tierra. Los cálculos de Shapiro predijeron que en una determinada ubicación de la Tierra, el Sol y Venus, el tiempo de retraso esperado de la señal como resultado de la influencia del campo gravitatorio del Sol sería del orden de 200 microsegundos [1] .

Los primeros datos experimentales obtenidos en 1966-1967 en el observatorio del MIT coincidieron con las predicciones de Shapiro [2] . Desde entonces, las correcciones han sido confirmadas por experimentos más precisos tanto en el sistema solar como en sistemas estelares binarios compactos.

Cálculo del retraso

Cálculo del tiempo de retardo de la luz en un campo de masa puntual

Para una señal de luz que pasa por una masa puntual M , el retraso se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

Aquí  , es un vector unitario dirigido desde el observador a la fuente, y  es un vector unitario dirigido desde el observador al punto gravitatorio.

La fórmula se puede reescribir en una forma diferente:

donde  es el aumento efectivo en la trayectoria de la luz, y es el radio de Schwarzschild de la masa atrayente.

Notas

  1. ↑ Irwin I. Shapiro. Cuarta prueba de relatividad general  (inglés)  // Cartas de revisión física  : revista. - 1964. - Vol. 13 _ - Pág. 789-791 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.13.789 .
  2. ↑ Irwin I. Shapiro, Gordon H. Pettengill, Michael E. Ash, Melvin L. Stone, William B. Smith, Richard P. Ingalls y Richard A. Brockelman. Cuarta prueba de relatividad general: resultados preliminares  (inglés)  // Cartas de revisión física  : revista. - 1968. - vol. 20 _ - P. 1265-1269 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.20.1265 .

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