Durante más de un siglo, la teoría de la relatividad general de Albert Einstein ha sido un pilar fundamental en la comprensión de los fenómenos cósmicos, desde la explicación de los agujeros negros hasta su aplicación en tecnologías como el GPS. Sin embargo, observaciones más recientes del cosmos han comenzado a mostrar discrepancias que la teoría no puede explicar completamente.
En concreto, según esta teoría, la gravedad es resultado de la curvatura del espacio-tiempo. Sin embargo, cuando se observan escalas mucho mayores, como enormes cúmulos de galaxias, las predicciones de Einstein no parecen concordar con las observaciones más recientes.
Ahora, un grupo de investigadores ha descubierto un posible “fallo cósmico” en la gravedad del universo, que podría ayudar a explicar el extraño comportamiento del universo a escala cósmica.
Robin Wen, líder del estudio, publicado en la revista Revista de Cosmología y Física de Astropartículas, y recién licenciado en Física Matemática por la Universidad de Waterloo, lo explica claramente: “Este modelo de gravedad ha sido esencial para todo, desde teorizar el Big Bang hasta fotografiar agujeros negros”.
Sin embargo, en las dimensiones cósmicas, la teoría muestra grietas: “Cuando intentamos comprender la gravedad a escala cósmica, en la escala de los cúmulos de galaxias y más allá, encontramos aparentes inconsistencias con las predicciones de la relatividad general. Es casi como “si la propia gravedad dejara de coincidir perfectamente con la teoría de Einstein”. A esta inconsistencia la llamamos “fallo cósmico”: la gravedad se debilita alrededor del uno por ciento cuando se trata de distancias de miles de millones de años luz”.
Aunque la relatividad general seguirá siendo la teoría de referencia para comprender la gravedad en escalas más manejables, Wen aclara que no se trata de un cuestionamiento completo del modelo. “No es que estemos alterando el funcionamiento del GPS o un agujero negro. Sólo estábamos tratando de ver si hay alguna desviación en las escalas más grandes posibles”, explicó Wen. Business Insider.
Modifica la teoría de Einstein para resolver estas inconsistencias
En respuesta a estos desafíos, el equipo ha propuesto un nuevo modelo que ajusta las ecuaciones de Einstein para abordar estas inconsistencias sin alterar los casos en los que la teoría ha tenido éxito.
“Piense en ello como una nota a pie de página de la teoría de Einstein”, dijo Wen. “Una vez que se alcanza una escala cósmica, se aplican términos y condiciones”, añadió.
Aunque un cambio del 1% puede parecer mínimo, es suficiente para sugerir que tal vez sea necesario repensar la relatividad general. “Si este defecto realmente existe, podría ayudar a los cosmólogos a explicar algunos de los mayores misterios del universo”, afirma Wen.
La tensión del Hubble
Uno de estos misterios es el Estrés de Hubble, que se refiere a discrepancias en las mediciones de la velocidad de expansión del universo. Las observaciones sugieren que el universo cercano se está expandiendo más rápido que las regiones más distantes, un problema que ha desconcertado a los astrónomos durante años. Según Niayesh Afshordi, coautor del estudio, una gravedad un 1% más débil podría reducir este estrés, alineando mejor las mediciones de la expansión del universo.
“Hace casi un siglo, los astrónomos descubrieron que nuestro universo se está expandiendo”, afirma Afshordi. “Cuanto más alejadas están las galaxias, más rápido se mueven, hasta el punto de que parecen moverse casi a la velocidad de la luz, la máxima permitida por la teoría de Einstein”.
“Nuestro hallazgo sugiere que, a esas mismas escalas, la teoría de Einstein también puede ser insuficiente”, añadió Afshordi, quien cree que el parche que sugieren para un “fracaso cósmico” es sólo el comienzo.
“Este nuevo modelo podría ser la primera pista de un rompecabezas cósmico que estamos empezando a resolver en el espacio y el tiempo”, dijo Afshordi.
Estudia los efectos de la energía oscura en la expansión del universo
El siguiente paso de los investigadores será examinar los datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que mide los efectos de la energía oscura en la expansión del universo y ha creado el mapa tridimensional más grande del cosmos hasta la fecha. Wen y su equipo esperan determinar si los fallos en la gravedad y la energía oscura están relacionados, lo que reforzaría aún más la necesidad de afinar la relatividad general.
A pesar de lo que pueda significar el nuevo estudio, todavía queda camino por recorrer para confirmar este hallazgo. “Con los datos futuros de los próximos 10 años, deberíamos ver si se trata de una detección real o simplemente de una fluctuación debida al poder estadístico”, afirma Wen.
“Si me pidieran que apostara, seguiría apostando por la relatividad general”, añade Wen. “Funciona tan bien en muchos sentidos que es difícil saber si los modelos alternativos serán mejores. Pero tenemos que estar abiertos a estas ideas extrañas y seguir investigando”.
Felipe Espinosa Wang con información de la Universidad de Waterloo, Business Insider y el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
