Materia oscura y energía oscura, ¿existen realmente?
23/11/2017 de Universidad de Ginebra (UNIGE) / The Astrophysical Journal
Cúmulo de galaxias de Coma. Estudiando este cúmulo el astrónomo Fritz Zwicky propuso por primera vez la existencia de la materia oscura, en 1933. Crédito: NASA / JPL-Caltech / L. Jenkins (GSFC).
Durante casi un siglo, los astrónomos han barajado la hipótesis de que el Universo contenga más materia de la que puede observarse directamente, conocida como «materia oscura». También han propuesto la existencia de una «energía oscura» que es más potente que la atracción gravitatoria. Estas dos hipótesis se argumenta que explicarían el movimiento de las estrellas en galaxias y la expansión acelerada del Universo, respectivamente. Pero según un investigador de la Universidad de Ginebra (Suiza) estos conceptos podrían ya no ser válidos: los fenómenos que se supone que describen pueden ser demostrados sin ellos. Un nuevo modelo teórico basado en la invariancia de escala del espacio vacío podría resolver dos de los mayores misterios de la astronomía.
El modo en el que representamos el Universo y su historia es descrito por las ecuaciones de la relatividad general de Einstein, la gravitación universal de Newton y la mecánica cuántica. El modelo de consenso actual es el de un big bang seguido por una expansión. «En este modelo existe una hipótesis de inicio que no ha sido tenida en cuenta, en mi opinión», afirma André Maeder (UNIGE). «Me refiero a la invariancia de escala del espacio vacío; en otras palabras, que el espacio vacío y sus propiedades no cambian debido a una dilatación o contracción». El espacio vacío juega un papel primordial en las ecuaciones de Einstein a través de una cantidad conocida como la «constante cosmológica», y el modelo de universo resultante depende de ella. En base a esta hipótesis, Maeder ha reexaminado el modelo del universo, señalando que la invariancia de escala del espacio vacío está también presente en la teoría fundamental del electromagnetismo.
Cuando Maeder realizó pruebas cosmológicas con su nuevo modelo, comprobó que coincidía con las observaciones. También descubrió que el modelo predice la expansión acelerada del universo sin necesidad de recurrir a una partícula de energía oscura. En resumen, parece que la energía oscura podría no existir dado que la aceleración de la expansión está contenida en las ecuaciones de la física.
En una segunda fase, Maeder se centró en la ley de Newton, que es un ejemplo particular de la relatividad general. La ley resulta ligeramente modificada cuando el modelo incorpora la hipótesis nueva de Maeder. Contiene un término muy pequeño de aceleración hacia afuera, que es particularmente significativo a bajas densidades. Esta ley modificada, cuando se aplica a los cúmulos de galaxias, conduce a masas de los cúmulos en línea con la materia que es visible: esto significa que no se necesita materia oscura para explicar las velocidades altas de las galaxias en los cúmulos. Un segundo test demostró que su ley también predice las velocidades altas de las estrellas en las regiones exteriores de las galaxias sin necesidad de invocar la materia oscura.
