E11 Relatividad Especial en Astrofisica

Tópico

El protagonista de este modelo es el factor de Lorentz, la magnitud que mide cuánto se aparta del reposo la velocidad de una partícula o de un flujo de materia, y que en la astrofísica de alta energía —los chorros de los núcleos activos, los púlsares, los rayos cósmicos y las supernovas relativistas— llega a tomar valores que van de diez hasta un millón.

Que ese factor de Lorentz crezca a medida que la velocidad de un objeto se acerca a la de la luz hace que, al mismo tiempo, aumente la masa inercial efectiva de ese objeto, se dilate su propio tiempo y se contraigan las longitudes que se miden en la dirección de su movimiento.

La relación entre la energía y el momento de ese mismo objeto se reduce, cuando el objeto está en reposo, a la conocida equivalencia entre masa y energía, y se reduce, en el extremo opuesto, cuando el objeto no tiene masa y viaja exactamente a la velocidad de la luz —como ocurre con los fotones—, a una relación puramente proporcional entre su energía y su momento.

El efecto Doppler relativista hace que la radiación de ese objeto se corra hacia el rojo cuando se aleja del observador y hacia el azul cuando se acerca a él; en los chorros con un factor de Lorentz muy alto que apuntan casi directamente hacia el observador, ese mismo efecto Doppler relativista amplifica la emisión de manera enorme, muy por encima de lo que produciría la misma fuente si estuviera en reposo.

La emisión sincrotrón, producida por electrones relativistas —es decir, con su propio factor de Lorentz elevado— que giran dentro de un campo magnético, da como resultado un espectro en ley de potencias y domina la radiación de las radiogalaxias, de las nebulosas de púlsar y de los remanentes de supernova. Así, desde el factor de Lorentz con el que arranca este documento hasta esa emisión sincrotrón con la que termina, pasando por la relación entre energía y momento y el efecto Doppler relativista, la relatividad especial hace que un mismo factor de Lorentz, según cuán extremo sea su valor y hacia dónde apunte el flujo que lo alcanza, determine la masa efectiva, el corrimiento observado y el espectro final de la radiación de alta energía.

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