Nuestra comprensión de la Gravedad puede estar equivocada

El pasado 4 de julio de 2013, un equipo europeo de astrónomos liderado por Hongsheng Zhao del Centre of Gravity SUPA en la Universidad de St Andrews presentó una nueva  y radical teoría en la Reunión Nacional de Astronomía RAS en St Andrews. Su teoría sugiere que las galaxias de la Vía Láctea y Anromeda chocaron hace unos 10 mil millones años, y que nuestra comprensión de la gravedad es un error fundamental. Sorprendentemente, esto explicaría perfectamente la estructura observada de las dos galaxias y sus satélites.

En 2009, Zhao lideró un equipo internacional de astrónomos que encontró un inesperado vínculo entre la 'materia oscura' y las estrellas visibles y el gas en las galaxias que podría revolucionar nuestra comprensión actual de la gravedad. Zhao sugirió que una fuerza desconocida está actuando sobre la materia oscura.

El equipo cree que las interacciones entre la materia oscura y ordinaria podrían ser más importantes y más complejas de lo que se pensaba anteriormente, e incluso especula que la materia oscura podría no existir y que los movimientos anómalos de estrellas en las galaxias se deben a una modificación de la gravedad en escalas extragalácticas .

"La materia oscura parece 'saber' cómo se distribuye la materia visible. Parecen conspirar entre sí de tal manera que la gravedad de la materia visible en el radio característico del halo oscuro es siempre el mismo", dijo el Dr. Benoit Famaey (Universidades de Bonn y Estrasburgo). "Esto es muy sorprendente, ya que más bien cabría esperar  el equilibrio entre la materia visible y oscura a dependiendo en gran medida de la historia individual de cada galaxia.

"El patrón que los datos revelan es extremadamente raro.Es posible que una quinta fuerza no gravitacional está gobernando la materia oscura con una mano invisible, dejando las mismas huellas de su obra en todas las galaxias, independientemente de sus edades, formas y tamaños ".

Esta fuerza podría resolver un misterio aún más grande, conocido como la "energía oscura", que gobierna la acelerada expansión del Universo . Una solución más radical sería una revisión de las leyes de la gravedad primero desarrolladas por Isaac Newton en 1687 y refinadas por la teoría de Albert Einstein de la relatividad general en 1916. Einstein nunca se decidió si su ecuación debería añadir una fuente constante omnipresente, ahora llamada energía oscura.

El Dr Famaey añadió: "Si tomamos en cuenta nuestras observaciones con una ley modificada de la gravedad, tiene perfecto sentido reemplazar la acción efectiva de la hipotética materia oscura con una fuerza muy relacionada con la distribución de la materia visible."

Las implicaciones de la nueva investigación podrían cambiar algunas de las teorías científicas más comunes acerca de la historia y la expansión del universo.

El investigador principal, el Dr. Gianfranco Gentile de la Universidad de Gante, concluyó, "La comprensión de esta conspiración desconcertante es probablemente la clave para desbloquear la formación de las galaxias y sus estructuras."

En enero de 2010, Erik Verlinde , profesor del  ofTheoretical Physics y teórico de la renombrada Teoría de Cuerdas, causó un gran revuelo en todo el mundo con la publicación de El origen de la gravedad y las leyes de Newton , en la que exhortó sobre las percepciones generalizadas de  la gravedad, yendo tan lejos como para llegar a decir: «para mí la gravedad no existe '. Si se demuestra correcta, las consecuencias para nuestra comprensión del universo y sus orígenes en un Big Bang serán de largo alcance.

"Todo el mundo que está trabajando en la física teórica está tratando de mejorar a Einstein", dice Robbert Dijkgraaf , profesor universitario de la UVA y actual director del Instituto de Estudios Avanzados en Princeton (donde los científicos incluyendo Turing, Oppenheimer y Einstein han trabajado) En mi opinión, Erik Verlinde ha encontrado una clave importante para el siguiente paso hacia adelante ".

Verlinde, quien recibió el premio Spinoza (el Premio Nobel holandés) de la Organización de Países Bajos para la Ciencia, es famoso por el desarrollo de esta nueva teoría o idea, de la gravedad en la que dice que la gravedad es una ilusión. "La gravedad no es una ilusión en el sentido de que sabemos que las cosas se caen", dice Verline. "La mayoría de la gente, sobre todo en la física, creo que podemos describir la gravedad perfectamente adecuada utilizando la Relatividad General de Einstein. Pero ahora parece que también podemos empezar desde una formulación microscópica donde no hay gravedad, para empezar, pero se puede derivar. Esto se conoce como "emergencia" ".

"Tenemos otros fenómenos en la Física como ésta", continuó Verlinde. "Tome un concepto como el de« temperatura », por ejemplo. Lo experimentamos cada día. Podemos sentir la temperatura. Pero, si usted realmente piensa en las moléculas microscópicas, no hay noción de temperatura allí. Es algo que tiene que ver con la propiedad de todas las moléculas juntas, es como la energía media por molécula ".

Para Verlinde, la gravedad es similar. Es algo que sólo aparece cuando se pone muchas cosas juntas en una escala microscópica y luego de repente ves que surgen ciertas ecuaciones. "A medida que los científicos", observa, "primero queremos entender la naturaleza y el universo. Al hacerlo, hemos observado cosas que son profundamente desconcertantes, como los fenómenos relacionados con la materia oscura. Vemos cosas que suceden que no entendemos. Debe haber más materia por ahí que nosotros no vemos. También hay algo llamado "energía oscura". Y luego está todo el rompecabezas del inicio del universo. Ahora tenemos lo que se llama la teoría del "Big Bang".

Verline cree que sus ideas arrojarán nueva luz sobre el concepto de "materia oscura" y "energía oscura" y por qué son importantes en relación con la gravedad.

"Creemos que entendemos la gravedad en la mayoría de situaciones", dice "pero cuando nos fijamos en las galaxias y, en escalas mucho más grandes, en los cúmulos de galaxias, vemos cosas que suceden que no entendemos con el uso de nuestras ecuaciones conocidas, como la ecuación de Newton de la gravedad o incluso la gravedad de Einstein. Así que tenemos que asumir que hay esta misteriosa forma de materia, lo que llamamos materia oscura, que no podemos ver. Ahora la energía oscura es aún más extraña, en el sentido que nosotros ni siquiera sabemos en qué consiste . Es algo que podemos poner en nuestras ecuaciones para que las cosas funcionen, pero no es realmente un gran rompecabezas que hay que resolver en términos de por qué está ahí y de lo que está hecho. En la actualidad, no hemos encontrado realmente las ecuaciones adecuadas para describirlo.

Por ejemplo, la teoría del Big Bang es la idea de que en un momento dado las cosas de repente empezaron a explotar y a crecer, y que nuestro universo se hizo más grande, que Verlinde encuentra ilógico pensar que pudiera haberse producido así.

"Es ilógico pensar que no había nada y después explotara. Utilizamos conceptos como el tiempo y el espacio", añade, "pero no entiendo muy bien lo que esto significa microscópicamente. Eso podría cambiar. El Big Bang tiene que ver con nuestra comprensión de lo que el tiempo debe ser, y creo que vamos a tener una mejor comprensión de esto en el futuro. Creo que vamos a averiguar que lo que pensábamos que era el Big Bang fue en realidad otro tipo de evento. O tal vez no deberíamos creer que el universo comenzó realmente en un momento determinado y que no hay otra manera de describir a éste ".

Verlinde cree que la información que tenemos hoy y las ecuaciones que ahora usamos sólo describen una parte muy pequeña de lo que realmente está pasando.  "Creo que hay algo que no hemos encontrado todavía y esto nos ayudará a descubrir los orígenes de nuestro universo. En definitiva, el universo se originó a partir de algo, no de la nada. Había algo allí y tenemos que encontrar las ecuaciones. Tiene algo que ver con la energía oscura y la forma en que se relaciona con la materia oscura. Si entendemos las ecuaciones para los componentes de nuestro universo, creo que también tendremos una mejor comprensión de cómo empezó el universo. Creo que todo está basado en la interacción entre estas diferentes formas de energía y la materia.

La teoría del Big Bang funciona bien en el sentido de que nos da una cierta comprensión de cómo los elementos particulares de nuestro universo se produjeron y hay otras cosas que podemos observar, como la radiación que proviene de la Gran Explosión. Pero la idea de un universo en expansión, que comenzó con una gran explosión va a cambiar. "Hay que pensar en las ecuaciones en un escenario más grande", Verlinde observa. "Hay que describir más que las partículas de materia. Necesitamos saber más acerca de lo que es el espacio -tiempo. Todas estas cosas tienen que unirse con el fin de ser capaz de explicar el Big Bang."

La mecánica cuántica tomó aproximadamente 26 años en desarrollarse, Verlinde concluye. "Hemos tenido la teoría de cuerdas durante 40 años y todavía nada ha salido que pueda ser probado directamente con observaciones o experimentos. Creo que mi idea tiene una mayor probabilidad de ser probada con las observaciones, lo cual es una cosa muy emocionante. Creo tomará no más de 10 o 15 años".

El resultado final podría dar lugar a un cambio de paradigma en la forma en que la gente piensa que el universo fue creado.

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