24 Mayo 2022

Físicos reviven una controvertida teoría alternativa de la gravedad con nuevo giro en rotación de galaxias

Un estudio sobre una galaxia enana ultradifusa ha revivido la teoría alternativa de la gravedad conocida como MOND, la alternativa controvertida a la relatividad general.

Por: Deutsche Welle

A medida que nos adentramos en el espacio y avanzamos en nuestro entendimiento de él, cada vez surgen más preguntas que respuestas sobre lo que hace funcionar a nuestras galaxias, haciendo tambalear nuestros modelos del universo.

Ahora, tras el estudio sobre la galaxia enana ultradifusa AGC 114905, un grupo internacional de astrónomos, dirigido por un físico de la Universidad de St Andrews, ha revivido la teoría alternativa de la gravedad, conocida como Dinámica Milgromiana o Dinámica Newtoniana Modificada (MOND), publicada por primera vez en 1983 por el físico Mordehai Milgrom.

La teoría MOND es una alternativa controvertida a la relatividad general, que es la interpretación predominante del fenómeno de la gravedad inspirada en Einstein.

La controvertida teoría MOND sugiere que no necesitamos la materia oscura para rellenar los huecos gravitatorios del universo y que, a distancias muy grandes, la fuerza gravitatoria entre dos objetos disminuye como una sola a lo largo de la distancia, en lugar de la ley del cuadrado inverso newtoniana medida empíricamente a distancias más pequeñas.

Así, mientras la relatividad general requiere materia oscura para mantener unidas las galaxias, la hipótesis MOND no requiere materia oscura.

¿Cuál teoría es la correcta?

Debido a que la materia oscura nunca se ha detectado, a pesar de décadas de búsquedas muy sensibles, la aparición de MOND como hipótesis llega entre otras teorías para explicar qué mantiene unidas a las galaxias. De ahí el que se debata sobre cuál es la correcta. Este tipo de teorías son esenciales para entender nuestro universo porque, según la física conocida, las galaxias giran tan rápido que deberían salir volando.

El nuevo estudio, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, y dirigido por Indranil Banik, de la Escuela de Física y Astronomía de St Andrews, sostiene entonces que la velocidad de rotación predicha en la teoría de la gravedad MOND es coherente con las observaciones si se sobreestima la inclinación de la galaxia.

La investigación de Banik se centra en comprobar si la gravedad se modifica a bajas aceleraciones y si dicha modificación puede eliminar la necesidad de halos invisibles de materia oscura alrededor de las galaxias.

Teoría MOND muere para ahora revivir

El nuevo estudio llega después de que otro anterior de 2021 sobre la velocidad de rotación del gas en la galaxia enana AGC 114905 descubriera que el gas giraba muy lentamente y, por tanto, afirmara que la teoría MOND estaba muerta. Ahora, el nuevo artículo de Banik ha "desmontado" el hallazgo anterior, sugiriendo que la alta velocidad de rotación predicha en la teoría de la gravedad MOND es coherente con las observaciones si se sobreestima la inclinación de la galaxia.

Para poner a prueba esta idea, es necesario observar las velocidades de las galaxias –específicamente las extrañas, como las galaxias ultradifusas, las cuales suelen no actuar como una galaxia debería–, pero la rotación de las estrellas y el gas en las galaxias lejanas no puede medirse directamente.

Según el comunicado de prensa de la Universidad de St Andrews, solo se conoce la componente a lo largo de la línea de visión a partir de mediciones espectroscópicas precisas. Si la galaxia se observa casi de frente, girará principalmente en el plano del cielo. Esto podría inducir a los observadores a pensar que la galaxia gira realmente muy despacio, lo que les obligaría a sobreestimar la inclinación entre los planos del disco y del cielo.

Esta inclinación se estimó a partir del aspecto elíptico de la galaxia. El nuevo estudio, prosigue el comunicado, exploró esta cuestión crucial utilizando simulaciones MOND detalladas de una galaxia de disco similar a AGC 114905 realizadas en la Universidad de Bonn.

Las simulaciones muestran que puede parecer algo elíptica incluso cuando se ve de frente. Esto se debe a que las estrellas y el gas de la galaxia tienen gravedad y pueden tirar de sí mismos para darles una forma no circular. Un proceso similar provoca los brazos espirales en las galaxias de disco, características tan comunes que suelen llamarse galaxias espirales.

Galaxia está girando mucho más rápido de lo que se ha informado

Como resultado, la galaxia podría estar mucho más cerca de la cara de lo que los observadores pensaban, según el comunicado. Esto podría significar que la galaxia está girando mucho más rápido de lo que se ha informado, eliminando la tensión con MOND.

"Nuestras simulaciones muestran que la inclinación de AGC 114905 podría ser significativamente menor de lo reportado, lo que significaría que la galaxia está realmente girando mucho más rápido de lo que la gente piensa, en línea con las expectativas de MOND", dijo Banik, autor principal del nuevo estudio.

"La bajísima velocidad de rotación de esta galaxia de la que se ha informado es incoherente tanto con MOND como con el enfoque estándar con materia oscura. Pero solo MOND es capaz de sortear esta aparente contradicción", aseguró, por su parte, Hongsheng Zhao, de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews.

A pesar de los nuevos hallazgos y estudios, la cuestión sigue estando abierta, y quizás durante un buen tiempo. No obstante, la hipótesis MOND parece haber tenido un nuevo regreso. Solo es cuestión de tiempo para que nuevos avances le den o no más la razón a la controvertida teoría.

Editado por Felipe Espinosa Wang.