¿Existe o no la materia oscura?

¿Existe o no la materia oscura?
Chandra. Foto: NASA
Un equipo de teóricos propone que la materia oscura no existe y que los efectos que observamos, y que atribuimos a la materia oscura, serían debidos a un comportamiento de la gravedad distinto al que suponemos.

Imagen compuesta del cúmulo E 0657-56 tomada en el visible y por el telescopio de rayos X

La idea de la materia oscura es ya antigua.

Se propuso para explicar el comportamiento de ciertas galaxias, cuyo movimiento, tanto de rotación en algunos casos, como de traslación dentro del cúmulo al que pertenecían, parecía indicar que había más materia que la que se podía observar.

Se ha propuesto incluso que la cantidad de materia oscura sería superior a la ordinaria de la cual estamos hechos. Aunque hay candidatos a materia oscura su composición es, de momento, desconocida.

Nadie ha conseguido detectar directamente la materia oscura, incluso los experimentos realizados en los laboratorios para tratar de encontrar partículas exóticas que pudieran dar cuenta de la materia oscura han fracasado hasta el día de hoy.
Unos pocos científicos propusieron que quizás lo que esté mal sean nuestros modelos gravitatorios aplicados a estos objetos.

Las leyes de la gravedad conocidas funcionarían bien aquí en la Tierra, y en el sistema solar, que es donde las hemos comprobado experimentalmente de manera precisa y exhaustiva, pero quizás habría introducir modificaciones para poder aplicarlas a las galaxias y a los cúmulos de galaxias (y por ende al Universo en su conjunto).

De este modo, tanto la Teoría Newtoniana como la Relatividad General de la Gravedad sería sólo aproximaciones, como de hecho son todos los modelos físicos.

Obviamente la idea ganó muchos detractores en un principio, pero ha ganado algunos adeptos con el tiempo.

Las primeras versiones de las teorías de gravedad modificadas o MOG funcionaban más o menos bien a escalas cósmicas, pero fallaban cuando se aplicaban en otros ámbitos.

Un equipo liderado por Douglas Clowe, del Steward Observatory en Tucson (Arizona, EEUU) reportó en Science , que se podía explicar el comportamiento del cúmulo Bullet o E 0657-56 como una prueba sólida de la existencia de materia oscura.

Este cúmulo consiste en dos grupos masivos colisionantes de galaxias situados a 3000 millones de años luz de nosotros, en la región del cielo correspondiente a la constelación Carina del hemisferio.

Sur. Sus galaxias sentirían el tirón gravitatorio de un gas ultra caliente (observado con el telescopio Chandra) y separado del conjunto por la colisión.

El efecto de lente gravitatorio medido se correspondería con la existencia de materia oscura en el sistema.

Sin embargo John Moffat del Perimeter Institute for Theoretical Physics en Waterloo (Canada) y sus colaboradores publican ahora un artículo (21 de noviembre en las notas mensuales de la Royal Astronomical Society) en el cual explica el comportamiento de este cúmulo usando una teoría MOG. El efecto de lente gravitatoria observado se explicaría con una MOG sin necesidad de materia oscura.

Según la Relatividad General la gravedad sería un efecto de la curvatura del espacio-tiempo inducida por la presencia de masa-energía.
Moffat añade unos términos adicionales a estas ecuaciones que provocarían cambios sutiles en el comportamiento gravitatorio de los objetos.

El efecto de estos términos sería equivalente a usar la Teoría de Relatividad General original introduciendo materia oscura.

O lo que es lo mismo, la gravedad real sería más intensa que lo predicho por la Teoría de Relatividad General a esas escalas y sería mejor descrita por la teoría MOG.

Los autores han aplicado su teoría a más de 100 galaxias individuales y a más de cien cúmulos y en todos los casos la MOG ha predicho bien sus movimientos sin la necesidad de agregar materia oscura.

También la han aplicado a la misteriosa desaceleración de las sondas Pioner 10 y 11, que lanzadas a comienzos de los setenta, abandonan ahora el sistema solar.

Naturalmente los expertos en materia oscura se muestran en desacuerdo con estos resultados y dicen que el modelo de materia oscura describe muy bien las medidas.

Moffat afirma que si los experimentos en marcha para detectar directamente partículas de materia oscura tienen éxito entonces estará contento de que la gravedad newtoniana y einsteina se salven, pero que si no es así habrá que modificar estas teorías debido a la cantidad de datos abrumadores que se tienen de las observaciones astronómicas. 

Más físicos teóricos sugieren que la energía oscura podría ser una ilusión o artefacto creado por un vacío relativo del espacio.

Desde hace unos años, en lo que se ha calificado como uno de los descubrimientos más importantes de la cosmología moderna, se ha considerado que una misteriosa energía de naturaleza desconocida, y por eso denominada oscura, constituye dos tercios del total de Universo y que empuja al mismo hacia una expansión cada vez más rápida hasta que éste se diluya en la nada.

Ya publicamos hace un tiempo en esta web las primeras sugerencias de que quizás la energía oscura no exista como tal.

Ahora otro físico teórico, concretamente Subir Sarkar de Oxford University, añade más polémica sugiriendo lo mismo.

La energía oscura, según él, sería más o menos que un espejismo resultante de una enorme burbuja de espacio vacio alrededor de nuestra galaxia.

¿Existe o no la materia oscura?
Ante todo hay que recordar que la ciencia propone modelos que intentan explicar fenómenos naturales y nunca verdades absolutas.

Como la ciencia es conservadora se tiende a mantener los modelos establecidos, pero añadiéndoles las consecuencias de nuevos datos y resultados.

Si los cambios y adiciones son muchos el modelo normalmente se derrumba dejando paso a un nuevo modelo o paradigma que explique mejor todos los resultados.

Al modelo estándar de Universo en expansión se añadió el ingrediente de la energía oscura cuando medidas realizadas en 1998 sobre supernovas indicaban que el Universo parecía expandirse cada vez más deprisa. La energía oscura sería una suerte de “presión antigravitatoria” que empujaría esta expansión extra.

Teniendo en cuenta las medidas del fondo cósmico de radicación los teóricos han estimado que esta misteriosa energía supondría un 74% del Universo.

 Sarkar propone que quizás nuestra galaxia descanse en una gigantesca burbuja de espacio relativamente más vacío que el resto de Universo en promedio.

Las regiones más densas del espacio exterior a la burbuja podrían estar tirando gravitatoriamente de las masas interiores dando la impresión para el observador interior de la burbuja, es decir, nosotros, que existe una fuerza que presiona para que el Universo se expanda más que la expansión determinada por el Big Bang estándar.

En los modelos cosmológicos se asume que el Universo es homogéneo e isótropo (igual en todas partes y en cualquier dirección), pero se sabe que existen zonas de baja densidad de materia (materia en este contexo quiere decir galaxias) que normalmente se han despreciado por ser pequeñas.

Por otro lado, algunos autores sostienen que cuando se ha propuesto en el pasado un mecanismo de burbuja vacía de ese tipo el efecto obtenido no es tan importante como el observado.

Sarkar propone ahora una burbuja mayor, de 800 millones de años luz de radio. Esto sucedería si el Universo fuera menos homogéneo que lo supuesto y que en él hubiera estos vacíos distribuidos al azar.

Este vacío es inusualmente grande, porque hasta ahora el vacío cósmico más grande medido es de sólo 450 millones de años luz de diámetro.

La constante de Hubble, que nos dice la velocidad de expansión del Universo en función de la distancia, sería inusualmente grande en nuestra burbuja y tendría valores más pequeños fuera de ella.

Aunque hay variaciones en las medidas de la constante de Hubble para diferentes lugares del cielo los expertos no están seguros si dichas diferencias se deben a algo real o a errores en las medidas (de todos es conocido las grandes barras de error que la Astrofísica tiene que tolerar).

Sarkar no afirma categóricamente que la energía oscura no exista, simplemente sugiere que habría que emprender nuevas campañas de observación que descarten que la energía oscura sea un simple espejismo.

 Lo ideal sería tomar medidas más precisas de distintas zonas del cielo y a distintas distancias que descarten o reafirmen estas diferencias en la constante de Hubble.

Desde el punto de vista filosófico no se sabe qué sería lo mejor, si pertenecer a un mínimo porcentaje de lo que constituye el Universo o pertenecer a un vacío cósmico, aunque sea relativo.

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Fuente en NeoFronteras.