Un estudio confirma que la gravedad sigue las leyes de Newton y Einstein, incluso a nivel cósmico

Al rastrear cúmulos de galaxias separados por cientos de millones de años luz, el físico de la Universidad de Pensilvania Patricio Gallardo y sus colaboradores han descubierto que las leyes de la gravedad de Newton y Einstein siguen vigentes, lo que deja pocas dudas sobre la existencia de la materia oscura invisible.

Crédito: MysteryPlanet.com.ar.

La gravedad es, para la mayoría, la fuerza cotidiana que atrae una manzana al suelo. Sin embargo, para los astrofísicos, representa un enigma invisible que moldea la estructura misma del cosmos. Durante décadas, una inconsistencia en los libros de contabilidad del universo ha desconcertado a los expertos: las galaxias se mueven mucho más rápido de lo que su materia visible permitiría.

Este desfase planteaba un dilema radical: o las leyes de la gravedad de Newton y Einstein fallan a gran escala, o existe una enorme cantidad de materia invisible, la llamada materia oscura, aportando un tirón extra. Ahora, un equipo de investigadores liderado por el físico Patricio Gallardo, de la Universidad de Pensilvania, parece haber resuelto la incógnita.

Leyes que no se rompen

Utilizando datos del Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT), el equipo analizó cúmulos de galaxias separados por cientos de millones de años luz. Los resultados, publicados en Physical Review Letters, confirman que la fuerza de gravedad se debilita con la distancia siguiendo casi con exactitud las predicciones centenarias de Isaac Newton.

«Es notable que la ley del inverso del cuadrado —propuesta por Newton en el siglo XVII e incorporada después por Einstein en su relatividad general— siga manteniéndose firme en el siglo XXI», comenta Gallardo.

El Telescopio de Cosmología de Atacama (foto) mide la luz más antigua del universo, conocida como el fondo cósmico de microondas. A partir de esas mediciones, los científicos pueden calcular la edad del universo. Crédito: Debra Kellner.

El estudio representa la prueba de gravedad a mayor escala realizada hasta la fecha. Al demostrar que las leyes fundamentales no se rompen en los confines del espacio, los investigadores han cerrado la puerta a teorías alternativas como la Dinámica Newtoniana Modificada (MOND), que intentaba explicar el movimiento galáctico alterando las reglas de la física en lugar de aceptar la existencia de materia oscura.

El rompecabezas central, según explica Gallardo, era simple pero profundo: las estrellas en los bordes de las galaxias orbitan a velocidades que desafían la lógica si solo consideramos la materia que podemos ver.

«La astrofísica ha estado plagada por una discrepancia masiva. Cuando miramos cómo se mueven las galaxias, algunas parecen viajar demasiado rápido para la cantidad de materia visible que contienen», señala el físico.

El componente de la materia oscura

Para resolver el «rompecabezas» cósmico, los científicos rastrearon la luz emitida apenas 380.000 años después del Big Bang, conocida como fondo cósmico de microondas. A medida que esta luz viaja y atraviesa cúmulos de galaxias masivos, sufre distorsiones sutiles causadas por la atracción gravitatoria. Al medir estas huellas en cientos de miles de cúmulos, el equipo pudo calcular la fuerza real de la gravedad a escalas astronómicas.

Los datos se alinearon casi a la perfección con lo que dictan las ecuaciones tradicionales. Al confirmarse que la gravedad funciona como se esperaba, la única explicación posible para la velocidad de las galaxias es la presencia de esa masa invisible que tanto ha eludido a la ciencia.

Patricio Gallardo y sus colaboradores utilizaron el efecto Sunyaev-Zeldovich cinemático, un cambio diminuto impreso en el fondo cósmico de microondas (izquierda) cuando su luz atraviesa el gas caliente que rodea a los cúmulos de galaxias en movimiento (centro). El objetivo fue medir la rapidez con la que pares de cúmulos se atraen entre sí y comprobar si la gravedad se debilita con la distancia de la forma en que predice la física estándar. Crédito: Lucy Reading/Simons Foundation.

«Este estudio refuerza la evidencia de que el universo contiene un componente de materia oscura», afirma Gallardo, aunque admite con humildad el camino que queda por delante: «Pero todavía no sabemos de qué está hecho ese componente».

Si bien el misterio de la composición de la materia oscura persiste, la física fundamental ha salido fortalecida. En un universo lleno de incertidumbres, las reglas de Newton y Einstein han demostrado ser, una vez más, la brújula más fiable de la humanidad. Como concluye con humor el propio Gallardo: «Con tantas preguntas sin respuesta, la gravedad sigue siendo una de las áreas de investigación más fascinantes. Es, naturalmente, un campo atractivo».

Fuente: U. Penn. Edición: MP.