Un nuevo modelo explica el 'fallo cósmico' por el que la gravedad se debilita en los confines del universo
Un grupo de astrofísicos descubre un potencial fallo sideral en la gravedad del universo, lo que explica su extraño comportamiento a escala cósmica.
Por la Universidad de Waterloo
Cuando intentamos comprender la gravedad a escala cósmica, nos encontramos con aparentes incoherencias con las predicciones de la relatividad general. Imagen generada con DALL-E
Durante los últimos cien años, los físicos se han basado en la teoría de la relatividad general de Albert Einstein para explicar cómo funciona la gravedad en todo el universo. La relatividad general, cuya exactitud ha demostrado innumerables pruebas y observaciones, sugiere que la gravedad impacta no solo en tres dimensiones físicas, sino también en una cuarta dimensión: el tiempo.
"Este modelo de gravedad ha sido esencial para todo, desde para teorizar sobre el big bang hasta para fotografiar agujeros negros—explica Robin Wen, autor principal del proyecto y recién licenciado en Física Matemática por la Universidad de Waterloo.
"Pero cuando intentamos comprender la gravedad a escala cósmica, a escala de los cúmulos de galaxias y más allá, nos encontramos con aparentes incoherencias con las predicciones de la relatividad general— explica Wen. Y añade—: Es casi como si la propia gravedad dejara de coincidir perfectamente con la teoría de Einstein. Llamamos a esta incoherencia fallo cósmico: la gravedad se debilita en torno a un uno por ciento cuando se trata de distancias de miles de millones de años luz".
Hace casi un siglo, los astrónomos descubrieron que nuestro universo se está expandiendo.
Durante más de veinte años, físicos y astrónomos han intentado crear un modelo matemático que explique las aparentes inconsistencias de la teoría de la relatividad general. Muchos de esos esfuerzos han tenido lugar en la Universidad de Waterloo, que tiene una larga historia de investigación gravitacional de vanguardia resultante de la colaboración interdisciplinaria continua entre matemáticos y astrofísicos.
"Hace casi un siglo, los astrónomos descubrieron que nuestro universo se está expandiendo— dice Niayesh Afshordi, profesor de Astrofísica en la Universidad de Waterloo e investigador del Instituto Perimeter. Y continúa—: Cuanto más alejadas están las galaxias, más rápido se mueven, hasta el punto de que parecen desplazarse casi a la velocidad de la luz, la máxima permitida por la teoría de Einstein. Nuestro hallazgo sugiere que, en esas mismas escalas, la teoría de Einstein también puede ser insuficiente”.
MACS0647-JD es la galaxia más distante conocida. Se localiza a 13.300 millones de años luz de la Tierra. Crédito: NASA, ESA, and M. Postman and D. Coe (Space Telescope Science Institute), and the CLASH team
El nuevo modelo de fallo cósmico del equipo de investigación modifica y amplía las fórmulas matemáticas de Einstein de forma que resuelve la incoherencia de algunas de las mediciones cosmológicas sin afectar a los actuales usos satisfactorios de la relatividad general.
Piense en ello como una nota a pie de página de la teoría de Einstein"— explica Wen. Y añade—: Una vez que alcanzas una escala cósmica, se aplican términos y condiciones".
"Este nuevo modelo podría ser solo la primera pista de un rompecabezas cósmico que estamos empezando a resolver en el espacio y el tiempo", advierte Afshordi.
Información facilitada por la Universidad de Waterloo -Adaptación: Enrique Coperías / Rexmolón Producciones
Fuente: Robin Y. Wen, Lukas T. Hergt, Niayesh Afshordi and Douglas Scott. A cosmic glitch in gravity. ournal of Cosmology and Astroparticle Physics (2024). DOI: 10.1088/1475-7516/2024/03/045
