Las teorías actuales pueden no describir nuestro Universo con mucha precisión. Crédito de la imagen: Museo de Bellas Artes de Bruselas e Instituto del Telescopio Espacial. Click para agrandar
Un astrónomo chino de la Universidad de St. Andrews ha afinado la innovadora teoría de la gravedad de Einstein, creando una teoría "simple" que podría resolver un oscuro misterio que ha desconcertado a los astrofísicos durante tres cuartos de siglo.
Una nueva ley para la gravedad, desarrollada por el Dr. Hong Sheng Zhao y su colaborador belga, el Dr. Benoit Famaey de la Universidad Libre de Bruselas (ULB), tiene como objetivo probar si la teoría de Einstein era correcta y si el misterio astronómico de la materia oscura realmente existe. Su investigación fue publicada el 10 de febrero en Astrophysical Journal Letters, con sede en los Estados Unidos. Su fórmula sugiere que la gravedad cae menos bruscamente con la distancia como en Einstein, y cambia sutilmente de los sistemas solares a las galaxias y al universo.
Las teorías de la física de la gravedad fueron desarrolladas por primera vez por Isaac Newton en 1687 y refinadas por la teoría general de la relatividad de Albert Einstein en 1905 para permitir la flexión de la luz. Si bien es la fuerza más antigua conocida, la gravedad sigue siendo un misterio con teorías aún sin confirmar por las observaciones astronómicas en el espacio.
El "problema" con las leyes doradas de Newton y Einstein es que, aunque funcionan muy bien en la Tierra, no explican con precisión el movimiento de las estrellas en las galaxias y la curvatura de la luz. En las galaxias, las estrellas giran rápidamente alrededor de un punto central, sostenidas en órbita por la atracción gravitacional de la materia en la galaxia. Sin embargo, los astrónomos descubrieron que se movían demasiado rápido para ser retenidos por su gravedad mutua, por lo tanto, ¡no hay suficiente gravedad para mantener unidas a las galaxias en lugar de que las estrellas deberían ser arrojadas en todas las direcciones!
La solución a esto, propuesta por Fritz Zwicky en 1933, era que había material invisible en las galaxias, lo que constituía suficiente gravedad para mantener las galaxias juntas. Como este material no emite luz, los astrónomos lo llaman "materia oscura". Se cree que representa hasta el 90% de la materia en el Universo. Sin embargo, no todos los científicos aceptan la teoría de la materia oscura. Moti Milgrom propuso una solución rival en 1983 y fue respaldada por Jacob Bekenstein en 2004. En lugar de la existencia de material invisible, Milgrom propuso que los astrónomos entendieran que la gravedad era incorrecta. Propuso que un aumento en la gravedad de la materia ordinaria es la causa de esta aceleración.
Varios astrónomos han trabajado sobre la teoría de Milgrom desde entonces y el Dr. Zhao y el Dr. Famaey han propuesto una nueva formulación de su trabajo que supera muchos de los problemas que han enfrentado las versiones anteriores.
Han creado una fórmula que permite que la gravedad cambie continuamente en varias escalas de distancia y, lo más importante, ajusta los datos para las observaciones de galaxias. Encajar los datos de galaxias igualmente bien en el paradigma rival Dark Matter sería tan desafiante como equilibrar una bola en una aguja, lo que motivó a los dos astrónomos a buscar una idea alternativa de la gravedad.
La leyenda dice que Newton comenzó a pensar en la gravedad cuando una manzana cayó sobre su cabeza, pero según el Dr. Zhao, "No es obvio cómo una manzana caería en una galaxia. La teoría del señor Newton estaría fuera de lugar por un amplio margen: su manzana saldría volando de la Vía Láctea. Los esfuerzos por restaurar la manzana en una bonita órbita alrededor de la galaxia han llevado a lo largo de los años a dos escuelas de pensamiento: la materia oscura versus la gravedad no newtoniana. Las partículas de materia oscura provienen naturalmente de la física, con hermosas simetrías y explican bellamente la cosmología; Tienden a estar en todas partes. El verdadero misterio es cómo mantenerlos alejados de algunos rincones del universo. También Dark Matter viene de la mano con Dark Energy. Sería más hermoso si hubiera una respuesta simple a todos estos misterios ”.
El Dr. Zhao, miembro avanzado de PPARC de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews y miembro de la Alianza de Física de las Universidades Escocesas (SUPA), continuó: “Siempre ha habido una buena posibilidad de que los astrónomos puedan reescribir la ley de la gravedad. Hemos creado una nueva fórmula para la gravedad que llamamos "la fórmula simple", y que en realidad es un refinamiento de Milgrom y Bekenstein. Es coherente con los datos de galaxias hasta ahora, y si sus predicciones se verifican aún más para el sistema solar y la cosmología, podría resolver el misterio de la materia oscura. Podemos responder preguntas comunes como si la teoría de la gravedad de Einstein es correcta y si la llamada Materia Oscura existe realmente ".
“Una teoría de la gravedad no newtoniana está ahora completamente especificada en todas las escalas por una función continua suave. Está listo para que otros científicos falsifiquen. Es hora de mantener una mente abierta para los nuevos campos pronosticados en nuestra fórmula mientras continuamos nuestra búsqueda de partículas Dark Matter ".
La nueva fórmula se presentará en un taller internacional en el Observatorio Real de Edimburgo en abril, que tendrá la oportunidad de probar y debatir la teoría reelaborada. El Dr. Zhao y el Dr. Famaey demostrarán su nueva fórmula a una audiencia de expertos en materia oscura y de gravedad de diez países diferentes.
El Dr. Famaey comentó: “Es posible que ni la teoría de la gravedad modificada ni la teoría de la materia oscura, tal como se formulan hoy, resuelvan todos los problemas de la dinámica galáctica o la cosmología. En principio, la verdad podría estar en el medio, pero es muy posible que nos falte algo fundamental sobre la gravedad, y que se necesitará un enfoque teórico radicalmente nuevo para resolver todos estos problemas. Sin embargo, nuestra fórmula es tan atractiva que es tentador verla como parte de una teoría fundamental aún desconocida. Todos los datos de galaxias parecen explicarse sin esfuerzo ”.
Fuente original: Comunicado de prensa de PPARC
