5 de mayo de 2009

Estudio pone en crisis a la teoría estándar de la cosmología

Imagen: Mike Irwin, SDSS-II Collaboration

¿Tenemos que modificar la teoría de Newton de la gravitación, porque no explican muchas observaciones? Dos nuevos estudios realizados por físicos de la Universidad de Bonn, en colaboración con científicos de Austria y Australia, es probable que proporcionen aún más agua al molino. Sus resultados más recientes acerca de las llamadas "galaxias satélite" en la periferia de la Vía Láctea, podrían hacer temblar los fundamentos teóricos de la física estándar.

A medida que los cosmólogos modernos dependen cada vez más de la ominosa 'materia oscura' para explicar las observaciones de otro modo inexplicables, gran parte de los esfuerzos se centraron en la detección de esta misteriosa sustancia en las últimas dos décadas, pero, hasta ahora, no se ha podido encontrar la prueba directa de que realmente exista. Incluso si existe, la materia oscura no podría conciliar las actuales discrepancias entre las mediciones y predicciones basadas en los modelos teóricos. Por lo tanto el número de físicos que cuestionan la existencia de la materia oscura se ha ido incrementando desde hace algún tiempo. También se han desarrollado teorías competitivas de la gravedad, que son independientes de esta construcción. Su único problema es que entran en conflicto con la teoría de Newton de la gravitación.

"Tal vez Newton estaba realmente errado", declara el Profesor Dr. Pavel Kroupa, del Instituto Argelander de Astronomía (AIfA), de la Universidad de Bonn. "A pesar que su teoría, de hecho, describe los efectos de la gravedad en la vida cotidiana sobre la Tierra, cosas que podemos ver y medir, es concebible que estemos completamente errados en nuestra comprensión de la realidad física en que se basa la fuerza de la gravedad".

Ésta es una hipótesis de la problemática que, sin embargo, ha ganado cada vez más terreno en los últimos años, especialmente en Europa. Dos nuevos estudios podrían prestarle más apoyo. En estos estudios, el profesor Kroupa y su ex colega, el Dr. Manuel Metz, en colaboración con el Profesor Dr. Gerhard Hensler y el Dr. Christian Theis de la Universidad de Viena, y el Dr. Helmut Jerjen de la Universidad Nacional de Australia, Canberra, ha examinado las llamadas 'galaxias satélite'. Este término se utiliza para las galaxias enanas compañeras de la Vía Láctea, algunas de las cuales sólo contienen unos pocos miles de estrellas. De acuerdo a los mejores modelos cosmológicos, se supone que existen cientos en torno a la mayoría de las grandes galaxias. Hasta ahora, sin embargo, sólo 30 de esas satélites han sido observadas en torno a la Vía Láctea, una discrepancia en los números que comúnmente se atribuye al hecho que la luz emitida desde la mayoría de las galaxias satélite es tan débil que permanecen invisibles.

Un estudio detallado de estas aglomeraciones estelares ha puesto de manifiesto algunos fenómenos sorprendentes. "En primer lugar, hay algo inusual en su distribución", explica el profesor Kroupa, "las satélites deben estar dispuestas de manera uniforme alrededor de su galaxia madre, pero esto no es lo que encontramos". Más precisamente, todas las satélites clásicas de la Vía Láctea (las once galaxias enanas más brillantes) se encuentran más o menos en el mismo plano, formando una especie de disco en el cielo. El equipo de investigación también ha sido capaz de demostrar que la mayoría de estas galaxias satélite rotan en la misma dirección en torno a la Vía Láctea, como los planetas giran alrededor del Sol.

Contradicción tras contradicción

Los físicos creen que este fenómeno sólo puede explicarse si las satélites se crearon hace mucho tiempo por colisiones entre galaxias más jóvenes. "Los fragmentos producidos por estos eventos pueden formar galaxias enanas rotantes", explica el Dr. Metz, que se ha trasladado recientemente desde el Centro Alemán Aeroespacial. Pero hay algo interesante en esta teoría de colisiones, "los cálculos teóricos nos dicen que las satélites creadas no pueden contener materia oscura".

Esta suposición, sin embargo, está en contradicción con otra observación. "Las estrellas en las satélites que hemos observado se están moviendo mucho más rápido que lo previsto por la Ley de Gravitación. Si la física clásica puede sustentar esto sólo puede atribuirse a la presencia de materia oscura", afirma Manuel Metz.

O se debe suponer que algunos principios básicos fundamentales de la física han sido, hasta ahora, mal comprendidos. "La única solución sería la de rechazar la teoría clásica de Newton de la gravitación", dice Pavel Kroupa. "Probablemente vivimos en un Universo no Newtoniano. Si esto es así, nuestras observaciones podrían explicarse sin la materia oscura". Estos planteos están encontrando el apoyo de otros equipos de investigación en Europa.

No sería la primera vez que la teoría de Newton de la gravitación tuvo que ser modificada en los últimos cien años. Esto fue necesario en tres casos especiales: cuando se trata de alta velocidad (a través de la Teoría de la Relatividad Especial), en las proximidades de grandes masas (a través de la teoría de la Relatividad General), y en escalas subatómicas (a través de la mecánica cuántica).

Las desviaciones detectadas en los datos de las galaxias satélite sustentan la hipótesis que en el espacio donde predominan las aceleraciones extremadamente débiles, debe adoptarse una 'dinámica de Newton modificada'. Esta conclusión tiene consecuencias de gran alcance para la física fundamental, en general, y también de teorías cosmológicas.

Dice el famoso astrofísico Bob Sanders, de la Universidad de Gröningen: "Los autores de este trabajo tienen un argumento sólido. Su resultado es totalmente coherente con las expectativas de la dinámica newtoniana modificada (MOND), pero completamente opuesta a las predicciones de la hipótesis de la materia oscura. Rara vez una prueba observacional es tan definitoria".

(jg) (mg)

Más información en:
http://www1.uni-bonn.de/