Los investigadores sugieren que un extraño “fallo cósmico” en la gravedad podría explicar el extraño comportamiento del universo en las escalas más grandes. Formulada por primera vez por Albert Einstein en 1915, la teoría de la relatividad general sigue siendo nuestra mejor y más precisa comprensión de cómo funciona la gravedad en escalas medianas y grandes.
Sin embargo, si nos alejamos aún más para ver enormes grupos de galaxias unidas gravitacionalmente interactuando, parecen surgir algunas inconsistencias. Esto sugiere que la gravedad, que se teoriza como una constante en todos los tiempos y escalas, en realidad podría volverse ligeramente más débil a distancias cósmicas. En un estudio publicado el 20 de marzo en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, los investigadores describieron esta discrepancia como un “fallo cósmico” y dicen que la solución propuesta podría ayudarnos a comprender algunos de los misterios más duraderos del universo.
“[Es] como hacer un rompecabezas en la superficie de una esfera, luego colocar las piezas sobre una mesa plana y tratar de encajarlas”, dijo el coautor del estudio Niayesh Afshordi, profesor de astrofísica en la Universidad de Waterloo en Ontario, a Live Science. “En algún momento, las piezas sobre la mesa no encajarán del todo porque se está utilizando el marco equivocado.
“El fallo es la prueba irrefutable de una violación fundamental del principio de equivalencia de Einstein (o simetría de Lorentz), que podría apuntar a imágenes radicalmente diferentes de la gravedad cuántica, el Big Bang o los agujeros negros”, añadió Afshordi.
Cosmos preocupante
La teoría de la relatividad general de Einstein es notablemente buena para describir el universo por encima de escalas cuánticas, e incluso ha predicho otros aspectos de nuestro cosmos, incluidos los agujeros negros, las lentes gravitacionales de la luz, las ondas gravitacionales y el Big Bang. Sin embargo, persisten algunas discrepancias entre la teoría y la realidad. Primero, los intentos de reducir la relatividad general para describir cómo opera la gravedad en escalas cuánticas transforman sus ecuaciones generalmente robustas en un sinsentido incomprensible.
En segundo lugar, completar nuestro modelo actual del universo requirió la introducción de dos misteriosas adiciones, conocidas como materia oscura y energía oscura. Se cree que constituyen la mayor parte del contenido del universo, estas entidades nunca han sido detectadas directamente y no explican por qué nuestro cosmos se está expandiendo a diferentes velocidades dependiendo de dónde miremos.
En respuesta a estos problemas, a los autores del nuevo artículo se les ocurrió una sugerencia simple: un ajuste de la teoría de Einstein en diferentes escalas de distancia.
“La modificación es muy simple: asumimos que la constante universal de gravitación es diferente en escalas cosmológicas, en comparación con escalas más pequeñas (como las del sistema solar o la galáctica)”, dijo Afshordi. “A esto lo llamamos un fallo cósmico”.
Afshordi dijo que este ajuste produce cambios en los patrones encontrados en el fondo cósmico de microondas (la radiación sobrante producida 380.000 años después del Big Bang) y en la estructura y expansión del universo. Estos ajustes son sutiles, pero la implicación de que las leyes de la gravedad cambian en escalas de distancia podría ser profunda.
“Encontramos evidencia del problema: la gravedad cósmica es aproximadamente un 1% más débil que la gravedad galáctica/del sistema solar”, añadió.
Los investigadores dijeron que la existencia del problema podría confirmarse mediante estudios de galaxias de próxima generación, incluidos los realizados con el telescopio espacial Euclid de la Agencia Espacial Europea, el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura y el Observatorio Simons. Dicen que estos instrumentos deberían hacer mediciones del fallo cuatro veces más precisas de lo que es posible actualmente y, por tanto, confirmar o descartar su teoría.
Sin embargo, algunos científicos dicen que una simple modificación de la relatividad de Einstein podría no ser suficiente. De hecho, es posible que las discrepancias reveladas por las observaciones astronómicas sean indicios de que nuestra comprensión del universo necesita una reescritura completa.
“No es tan sorprendente que este nuevo modelo se ajuste ligeramente mejor a los datos, pero tal vez eso nos esté diciendo algo”, dijo Scott Dodelson, profesor de física y presidente del departamento de física de la Universidad Carnegie Mellon, que no estaba involucrados en el estudio.
“Si es así, significa que entendemos incluso menos de lo que pensábamos”, dijo a Live Science. “Mi corazonada es que en lugar de añadir más cosas nuevas, necesitamos un nuevo paradigma. Pero a nadie se le ha ocurrido nada que tenga sentido todavía”.
Fuente: Live Science.
