Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) han utilizado durante mucho tiempo la aparente ingravidez del espacio para divertirse un poco. persiguiendo su cena por el aire, jugando tira y afloja y imitando a los superhéroes. Pero, ¿existe un «arriba» y un «abajo» tradicionales en el espacio? Según las experiencias de los astronautas, es fácil pensar que las designaciones habituales que usamos para definir nuestras posiciones, como arriba y abajo o norte y sur, ya no se aplican una vez que dejamos la Tierra.
Eso es cierto en algunos aspectos, pero aún es posible utilizar las percepciones humanas del espacio y el tiempo para orientarnos entre las estrellas.
Al igual que en la Tierra, los astronautas a bordo de la ISS experimentan la gravedad, una de las cuatro fuerzas fundamentales En el universo. De acuerdo a Sanjana Curtisun astrofísico nuclear de la Universidad de Chicago, el pensamiento predominante entre los físicos es que «abajo» es simplemente el dirección en la que la gravedad te está empujando, y «arriba» es la dirección opuesta. La ingravidez de los astronautas se deriva del hecho de que la ISS y las personas que se encuentran en su interior caen en caída libre hacia el centro de la Tierra, «atraídas» por la fuerza gravitacional del planeta. La estación permanece en el aire porque la velocidad de la estación y la fuerza centrífuga resultante que genera la empujan «hacia arriba», o lejos de la Tierra, a una velocidad aproximadamente igual a la atracción de la gravedad. Este equilibrio se llama órbita estable.
«Esa es una de las cosas más emocionantes de la física, que tenemos un marco para describir y dar sentido a las cosas que no son intuitivas o que no podemos percibir», dijo Curtis a WordsSideKick.com. «Arriba y abajo pueden ser términos vagos, pero en física, siempre se puede encontrar una definición que funcione».
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Albert Einstein describió la gravedad como una deformación del tejido del espacio-tiempo, y para ilustrar esta teoría, los científicos a menudo usan la analogía simplificada de una sábana tensa. Si coloca una bola de bolos sobre la hoja, su masa hace que la hoja se hunda hacia abajo en su centro. Si luego agrega una canica, rodará hacia el fondo de ese hoyuelo, atraído por la gravedad.
Todo objeto que tiene masa curva el continuo espacio-tiempo. Como tal, es poco probable que haya algún lugar en el universo que no esté sujeto a la gravedad, Jéssica Esquivel, un físico de partículas en Fermilab en Illinois, dijo a WordsSideKick.com. Si deja caer otra canica en el mapa, incluso en las afueras, será arrastrada desde muchas direcciones. «En cualquier lugar del espacio, vas a sentir esa deformación de la hoja, y eso es lo que causa la gravedad», dijo.
En términos generales, cuanto más masivo es un objeto, más profunda es la deformación y más fuerte la atracción, pero tu proximidad también importa. Por esta razón, el planeta en el que te encuentres, ya sea la Tierra o Marte, siempre ejercerá la fuerza gravitatoria más fuerte sobre ti. Al mismo tiempo, los planetas de nuestro sistema solar están siendo atraídos hacia el centro del sol. Aún más lejos, el enorme agujero negro en el centro de nuestra galaxia está acercando a todo el sistema solar. Fuera de la galaxia, la atracción más grande es hacia el cúmulo de galaxias más cercano.
«Puedes alejarte y alejarte y ver las diferentes profundidades de ese tejido de espacio-tiempo», dijo Esquivel.
Si bien la gravedad es una fuerza fundamental, aún queda mucho por entender sobre ella. Los científicos no incluyen la gravedad en el Modelo estándar de física de partículaspor ejemplo, porque la principal teoría de la gravedad, la general de Einstein teoría de la relatividad — hasta ahora ha demostrado ser incompatible con el modelo estándar. Si bien las designaciones como «arriba» o «abajo» nos ayudan a dar sentido al universo, Esquivel dijo que a veces también pueden dificultar nuestra comprensión de la física fundamental.
«Una de las cosas más difíciles de mi trabajo es tratar de pensar fuera de esos binarios, imaginar un espacio donde no hay arriba, abajo, adelante, atrás, pasado o presente», dijo. «Existe esta hermosa fluidez con la que tenemos que involucrarnos, y es realmente difícil, pero también una de las partes más divertidas del trabajo».