Fuerza Gravitacional

La interacción gravitatoria es la interacción consecuencia del campo gravitatorio, esto es, de la deformación del espacio por la existencia de materia

Su estudio comenzó con Newton, al proclamar su célebre ley de atracción universal, siendo en la actualidad desarrolladas ideas sobre la misma a partir de la relatividad general de Einstein 

Desde el punto de vista clásico, la interacción gravitatoria, es la fuerza atractiva que sufren dos objetos con masa. Esta fuerza es proporcional al producto de las masas de cada uno, e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que los separa.

La constante de proporcionalidad es la constante de gravitación universal, G: 

G = 6.67 × 10^-11N ·m²/ kg²

Esta fuerza esta presente en nuestra experiencia cotidiana ya que es la que nos mantiene unidos a la tierra. Como la masa del planeta es muchísimo más grande que la de cualquier objeto que podemos encontrar a nuestro alrededor y la distancia al centro de la tierra de cualquier objeto humano es esencialmente constante, la aceleración, g, que sufrimos por la interacción gravitatoria con la Tierra es siempre la misma, tomando un valor de:

g = 9.8 m/s²

La interacción gravitatoria es la responsable de los movimientos a gran escala en todo el universo, ya que es la que hace que los planetas sigan órbitas predeterminadas alrededor del Sol.  Isaac Newton fue la primer persona en darse cuenta que la fuerza que hace que las cosas caigan con aceleración constante en la Tierra y la fuerza que mantiene en movimiento los planetas y las estrellas era la misma, y a el le debemos la primer teoría general de la gravitación. (Enciclopedia Libre Universal en Español)

Es, con diferencia, la más débil de las cuatro interacciones fundamentales. Sin embargo, sus efectos tienen un rango de acción ilimitado y son acumulativos, lo que le confiere una indiscutible preponderancia a nivel macroscópico. Esto explica por qué es una fuerza tan poderosa a nivel macroscópico. Por ejemplo, la atracción que ejerce un simple kilogramo de masa bajo nuestros pies no es muy importante y de hecho no logramos percibirla; sin embargo, las millones de toneladas que supone la masa de todo el planeta acumulan tal poder atractivo sobre nosotros que no somos capaces de despegarnos de su superficie de forma permanente

La interacción gravitatoria  afecta a todos los tipos de partículas, tiene carácter exclusivamente atractivo y su alcance es infinito. Según la Teoría de la Relatividad, la interacción gravitatoria es una manifestación de la deformación que sufre el espacio-tiempo por la presencia de objetos con masa. 

Desde el punto de vista del Modelo Estándar, la interacción gravitatoria tendría una hipotética partícula portadora o mediadora, el gravitón, indetectado hasta la fecha.  Es siempre atractiva. Mayor masa, mayor atracción. Además, la característica de ser atractiva y no repulsiva produce que las partículas que la sufren tiendan a agruparse, sumando sus efectos, lo que redunda en una mayor condensación. Esto da lugar a gigantescas formaciones de masa concentrada que llega a colapsar sobre sí misma, como el caso de las estrellas de neutrones o los agujeros negros (Universo Antrópico). 

No obstante, su influencia se reduce a medida que aumenta la distancia según la ley de la Gravitación Universal descrita por sir Isaac Newton.  Esta disminución con el cuadrado de la distancia es fundamental para permitir la ordenación del universo tal y como lo conocemos. Si la atracción gravitatoria no disminuyese con la distancia, sentiríamos el efecto de atracción de todos los planetas del sistema solar con igual intensidad que lo sentimos respecto a la Tierra. De hecho, ya que nuestro planeta no es ni mucho menos el cuerpo más masivo de nuestros alrededores, su atracción no sería suficiente para retenernos y nos encontraríamos viajando por el espacio hacia el sol, que a su vez viajaría en línea casi recta hacia el centro de la galaxia, arrastrando tras de sí una cola de planetas y cuerpos que ya no le orbitarían. En definitiva, un escenario muy improbable para la vida. 

La gravedad es una fuerza de efectos bien conocidos y predecibles desde hace tiempo. Einstein, por su parte, proporcionó un modelo que integraba a la gravedad en su llamada Teoría de la Relatividad General. Sin embargo se desconoce su mecanismo de funcionamiento a nivel cuántico.

Las otras tres interacciones fundamentales han podido ser descritas a nivel cuántico mediante los llamados bosones portadores, partículas virtuales que transportarían dichas fuerzas. Así, el intercambio de gluones entre los quarks produce la atracción nuclear fuerte que los mantiene unidos en hadrones.  ¿Existe la correspondiente partícula virtual cuyo intercambio sea el responsable de la interacción gravitatoria? Algunas teorías postulan que esta partícula virtual es el gravitón , pero no se ha conseguido formular un modelo completo que lo integre ni se ha podido detectar su presencia en los aceleradores.  En términos sencillos, dos partículas dotadas de masa se atraerían mutuamente gracias al intercambio de gravitones. Es este intercambio, el que crearía un campo, que mantendría unidas a ambas partículas.

Este es uno de los mayores retos de la física actual, el unificar la teoría cuántica y la teoría de la relatividad en una única teoría unificada que explique la gravedad a nivel cuántico.

Energía oscura:

En los últimos años se ha postulado la existencia de una forma hipotética de energía que produce una presión negativa, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva. Es la llamada  energía oscura, introducida como concepto físico para explicar las actuales mediciones (corroboradas hasta por tres procedimientos distintos) que indican que el universo no sólo se expande, sino que lo hace de forma acelerada, algo que no puede ser explicado únicamente con una interacción gravitatoria atractiva (Alt64).

Uno de los aspectos más relevantes de la interacción gravitatoria. La propiedad aditiva de la tensión de la curvatura longitudinal o energía potencial elástica de la globina que soporta la fuerza gravitatoria.

·         Propiedad aditiva de la fuerza gravitatoria.

La curvatura longitudinal que provoca o sustenta la interacción gravitatoria, junto con la característica de rigidez, ocasiona que se generen líneas de tensión elástica en los filamentos de la estructura tridimensional de la gravedad.

Los campos electromagnéticos también poseen la propiedad aditiva de sus potenciales, pues como veremos más adelante su soporte material también es la globina, pero se trataría de la elasticidad transversal de sus filamentos.

Los colores rojo y verde de las tres figuras sobre la fuerza gravitatoria muestran la propiedad aditiva de la elasticidad de la curvatura longitudinal como una relación lineal al sumar las distancias verticales entre los filamentos; una mayor aproximación a la realidad sería la de sumar las distancias en escala semi logarítmica por la ley del inverso de los cuadrados.