En 1915, Albert Einstein publicó su teoría pionera de la relatividad general, que describe la naturaleza de la gravedad y su efecto sobre grandes objetos en el espacio. Desde entonces, su trabajo ha formado la base de la comprensión de nuestro universo para los científicos.

Pero, a pesar de su importancia, la relatividad general no es la única explicación para el funcionamiento de la gravedad. De hecho, varios científicos han propuesto teorías alternativas a lo largo del tiempo, aunque se debe tener en cuenta que ninguna de ellas es coherente con los datos experimentales que expone la Teoría de la Relatividad General.

La quinta fuerza

Ahora, un equipo de científicos de la Universidad de Durham (Reino Unido), ha publicado un estudio en la revista Nature Astronomy que sugiere que una de estas teorías alternativas, conocida como gravedad F (R) o “teoría del camaleón”, podría explicar realmente cómo funciona la gravedad en algunas situaciones.

Se trata de una teoría alternativa a la relatividad general de Einstein. En esta teoría, además de la fuerza gravitacional estándar, existe una fuerza adicional, llamada ‘quinta fuerza’ ya que es diferente de los otros cuatro tipos de interacciones fundamentales.

Para su estudio, el equipo realizó simulaciones avanzadas con superordenadores, que demostraron que las galaxias podrían formarse en un universo donde se aplicasen los principios de la teoría de los camaleones.

“Lo que hemos descubierto es que se pueden formar galaxias realistas como nuestra Vía Láctea, con las propiedades observadas, incluso con el complicado comportamiento de la quinta fuerza. También muestra que la teoría de los camaleones puede hacer ciertas predicciones distintas sobre la evolución de las estructuras a gran escala en el universo a partir de relatividad general”, explica Baojiu Li, coautor del trabajo.

Así, según este modelo alternativo que afirma que la gravedad puede cambiar de comportamiento en relación con el entorno, no quiere decir que Einstein estuviera equivocado, sino que quizás no exista una única forma de explicar estos acontecimientos cósmicos.

Los últimos hallazgos podrían tener implicaciones significativas para nuestra comprensión de fenómenos como los agujeros negros y el papel que desempeñan en la formación de galaxias, así como la naturaleza de la llamada “energía oscura”, la fuerza o sustancia misteriosa que los científicos usan para explicar la expansión acelerada del universo.

Agujeros negros

Los investigadores observaron la interacción entre la gravedad en la Teoría de los camaleones y los agujeros negros supermasivos que se ubican en el centro de las galaxias.

Los agujeros negros desempeñan un papel clave en la formación de galaxias porque el calor y el material que expulsan al tragar la materia circundante pueden quemar el gas necesario para formar estrellas, lo que detiene la formación de estrellas.

La cantidad de calor expulsado por los agujeros negros se altera al cambiar la gravedad, lo que afecta la forma en que se forman las galaxias. Sin embargo, las nuevas simulaciones mostraron que incluso teniendo en cuenta el cambio en la gravedad causado por la aplicación de la teoría de camaleón, aún se podían formar galaxias. 

“La relatividad general ha sido muy exitosa en la explicación de muchos fenómenos, y es uno de los cimientos de la cosmología moderna”, dijo Li. “Sin embargo, una cosa que ha sido desconcertante para los cosmólogos es la evidencia observacional de que la expansión del universo se está acelerando“.

“Por lo tanto, uno tiene que asumir que hay otros materiales, hasta ahora no detectados, presentes en el universo que aceleran su tasa de expansión. La llamada constante cosmológica es una de las posibilidades más simples, pero su origen y valor han demostrado ser difíciles de explicar, lo que motiva otras explicaciones alternativas, como la energía oscura”, aclara Li. 

“Este estudio es la primera vez que demuestra que una teoría de la gravedad alternativa, a pesar de su complicado comportamiento de la fuerza gravitacional, todavía puede crear galaxias realistas. Estudios como este nos ayudarán a verificar la viabilidad de una teoría, así como a identificar lugares donde podamos probar las diferentes teorías de la gravedad utilizando datos observacionales futuros. Por supuesto, se necesita mucho más trabajo para llegar a una conclusión final”, concluye Li.

AKA

El siguiente paso para este equipo de científicos es probar sus hallazgos utilizando datos experimentales del mundo real. Sin embargo, tendrán que esperar para realizar esta investigación hasta la apertura del próximo año del Square Kilometre Array o SKA de Sudáfrica y Australia, que será el radiotelescopio más grande del mundo y que comenzará las observaciones en 2020.

SKA pretende desafiar la teoría de la relatividad general de Einstein, observar cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias después del Big Bang y ayudar a los científicos a comprender la naturaleza de la energía oscura.

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