Nueva evidencia de una teoría de la gravedad más allá de Einstein
Una investigación que puede remodelar nuestra percepción del cosmos ha corroborado las predicciones de la teoría de la gravedad modificada como alternativa a la presencia de materia oscura.
Científicos de la Universidad Case Western Reserve han descubierto que las curvas de rotación de las galaxias permanecen planas durante millones de años luz sin un final a la vista. Anteriormente se creía que las curvas de rotación de las galaxias deben declinar cuanto más se mira hacia el espacio.
Tobias Mistele, investigador postdoctoral, fue pionero en una técnica revolucionaria que utiliza "lente gravitacional" para ahondar en el enigmático reino de la materia oscura.
Tradicionalmente, el comportamiento de las estrellas dentro de las galaxias ha desconcertado a los astrónomos. Según la gravedad newtoniana, las estrellas en los bordes exteriores deberían ser más lentas debido a la disminución de la atracción gravitatoria. Esto no se observó, lo que llevó a la inferencia de la materia oscura. Pero incluso los halos de materia oscura deberían terminar, por lo que las curvas de rotación no deberían permanecer planas indefinidamente.
El análisis de Mistele desafía esta expectativa, proporcionando una revelación sorprendente: la influencia de lo que llamamos materia oscura se extiende mucho más allá de las estimaciones anteriores, extendiéndose al menos un millón de años luz desde el centro galáctico.
Un efecto de tan largo alcance puede indicar que la materia oscura, tal como la entendemos, podría no existir en absoluto.
"Este hallazgo desafía los modelos existentes", dijo, "sugiriendo que existen halos de materia oscura enormemente extendidos o que necesitamos reevaluar fundamentalmente nuestra comprensión de la teoría gravitacional".
Stacy McGaugh, profesor y director del Departamento de Astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias, dijo que los hallazgos de Mistele, programados para publicarse en Astrophysical Journal Letters, amplían los límites tradicionales.
"Las implicaciones de este descubrimiento son profundas", dijo McGaugh en un comunicado. "No sólo podría redefinir nuestra comprensión de la materia oscura, sino que también nos invita a explorar teorías alternativas de la gravedad, desafiando la estructura misma de la astrofísica moderna".
Poniendo patas arriba la teoría de einstein
La técnica principal que Mistele utilizó en su investigación, la lente gravitacional, es un fenómeno predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein. Básicamente, ocurre cuando un objeto masivo, como un cúmulo de galaxias o incluso una sola estrella masiva, dobla la trayectoria de la luz que proviene de una fuente distante. Esta curvatura de la luz ocurre porque la masa del objeto deforma la estructura del espacio-tiempo que lo rodea. Esta curvatura de la luz por parte de las galaxias persiste en escalas mucho mayores de lo esperado.
Como parte de la investigación, Mistele trazó lo que se llama la relación Tully-Fisher en un gráfico para resaltar la relación empírica entre la masa visible de una galaxia y su velocidad de rotación.
"Sabíamos que existía esta relación", dijo Mistele. "Pero no era obvio que la relación se mantuviera cuanto más lejos se vaya. ¿Hasta dónde persiste este comportamiento? Esa es la cuestión, porque no puede persistir para siempre".
Mistele dijo que su descubrimiento subraya la necesidad de una mayor exploración y colaboración dentro de la comunidad científica, y el posible análisis de otros datos.
McGaugh destacó los esfuerzos hercúleos, aunque hasta ahora infructuosos, de la comunidad internacional de física de partículas para detectar e identificar partículas de materia oscura.
"O los halos de materia oscura son mucho más grandes de lo que esperábamos, o todo el paradigma está equivocado", dijo McGaugh. "La teoría que predijo este comportamiento de antemano es la teoría de la gravedad modificada MOND, hipotetizada por Moti Milgrom como una alternativa a la materia oscura en 1983. Por lo tanto, la interpretación obvia e inevitablemente controvertida de este resultado es que la materia oscura es una quimera; tal vez la evidencia de ello esté apuntando a alguna nueva teoría de la gravedad más allá de lo que Einstein nos enseñó".
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