PRIMERA PRUEBA DE QUE LA GRAVEDAD PUEDE EXISTIR SIN MASA
Un investigador sugiere que la gravedad puede existir sin
masa, mitigando la necesidad de una hipotética materia oscura - FLICKR
Un astrofísico ha descrito, por primera vez, cómo puede
existir la gravedad sin masa, lo que proporciona una teoría alternativa que podría
mitigar potencialmente la necesidad de la materia oscura.
La materia oscura es una forma hipotética de materia que
se desprende de los efectos gravitacionales que no pueden explicarse mediante
la relatividad general a menos que haya más materia presente en el universo de
la que se puede ver. Sigue siendo prácticamente tan misteriosa como lo fue hace
casi un siglo, cuando el astrónomo holandés Jan Oort la sugirió por primera vez
en 1932 para explicar la llamada "masa faltante" necesaria para que
cosas como las galaxias se aglomeren.
"Mi propia inspiración surgió de mi búsqueda de otra
solución a las ecuaciones del campo gravitatorio de la relatividad general
(cuya versión simplificada, aplicable a las condiciones de las galaxias y los
cúmulos de galaxias, se conoce como ecuación de Poisson), que da una fuerza gravitatoria
finita en ausencia de cualquier masa detectable", dice en un comunicado el
profesor Richard Lieu de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH), autor
de la nueva investigación, que se ha publicado en Monthly Notices of the Royal
Astronomical Society.
"Esta iniciativa está impulsada a su vez por mi
frustración con el statusquo, es decir, la noción de la existencia de materia
oscura a pesar de lafalta de evidencia directa durante todo un siglo".
El investigador sostiene que el "exceso" de
gravedad necesario para mantener unidas a una galaxia o un cúmulo podría
deberse en cambio a conjuntos concéntricos de defectos topológicos similares a
capas en estructuras que se encuentran comúnmente en todo el cosmos y que probablemente
se crearon durante el universo primitivo cuando se produjo una transición de
fase. Una transición de fase cosmológica es un proceso físico en el que el
estado general de la materia cambia en conjunto en todo el universo.
"Actualmente no está claro qué forma precisa de
transición de fase en el universo podría dar lugar a defectos topológicos de
este tipo", dice Lieu. "Los efectos topológicos son regiones muy
compactas del espacio con una densidad de materia muy alta, normalmente en
forma de estructuras lineales conocidas como cuerdas cósmicas, aunque también
son posibles estructuras 2D como capas esféricas.
"Las capas de mi artículo constan de una fina capa
interior de masa positiva y una fina capa exterior de masa negativa; La masa
total de ambas capas (que es todo lo que se puede medir en términos de masa) es
exactamente cero, pero cuando una estrella se encuentra sobre esta capa, experimenta
una gran fuerza gravitatoria que la atrae hacia el centro de la capa.
Como la fuerza gravitatoria implica fundamentalmente la
deformación del propio espacio-tiempo, permite que todos los objetos
interactúen entre sí, tengan masa o no. Se ha confirmado, por ejemplo, que los
fotones sin masa experimentan efectos gravitatorios de los objetos
astronómicos.
"La curvatura gravitatoria de la luz por un conjunto
de capas singulares concéntricas que componen una galaxia o un cúmulo se debe a
que un rayo de luz se desvía ligeramente hacia el interior (es decir, hacia el
centro de la estructura a gran escala, o el conjunto de capas) al pasar a
través de una capa", señala Lieu.
"El efecto total del paso a través de muchas capas
es una deflexión totalfinita y medible que imita la presencia de una gran
cantidad de materiaoscura de forma muy similar a la velocidad de las órbitas
estelares.
"Tanto la desviación de la luz como las velocidades
orbitales estelares son los únicos medios por los cuales se puede medir la
fuerza del campo gravitatorio en una estructura a gran escala, ya sea una
galaxia o un cúmulo de galaxias. La afirmación de mi artículo es que al menos
lascapas que postula no tienen masa.
Por lo tanto, no hay necesidad de perpetuar esta búsqueda
aparentemente interminable de materia oscura".
Las preguntas para futuras investigaciones probablemente
se centrarán en cómo se forma una galaxia o un cúmulo mediante la alineación de
estas capas, así como en cómo se produce la evolución de las estructuras.
"Este artículo no intenta abordar el problema de la
formación de estructuras. Un punto polémico es si las capas eran inicialmente
planas o incluso cuerdas rectas, pero el momento angular las enrolla. También
está la cuestión de cómo confirmar o refutar las capas propuestas mediante observaciones
específicas. Por supuesto, la disponibilidad de una segunda solución, incluso
si es muy sugerente, no es por sí sola suficiente para desacreditar la
hipótesis de la materia oscura; podría ser un ejercicio matemático interesante
en el mejor de los casos", concluye Lieu.
"Pero es la primera prueba de que la gravedad puede
existir sin masa".