Durante más de un siglo, la teoría de la relatividad general de Albert Einstein ha sido fundamental para entender fenómenos cósmicos, desde agujeros negros hasta el GPS. Sin embargo, observaciones recientes han mostrado discrepancias que la teoría no puede explicar totalmente.
De acuerdo con la teoría de Einstein, la gravedad resulta de la curvatura del espacio-tiempo. No obstante, en escalas mayores, como los cúmulos de galaxias, las predicciones de Einstein parecen no coincidir con las observaciones recientes.
El estudio fue publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, consigna DW.
Un grupo de investigadores ha descubierto un posible “fallo cósmico” en la gravedad del universo, que podría ayudar a explicar el comportamiento del universo a escala cósmica. Robin Wen, líder del estudio y reciente graduado en Física Matemática por la Universidad de Waterloo, afirma: “Este modelo de gravedad ha sido esencial para todo, desde teorizar el Big Bang hasta fotografiar agujeros negros”.
Wen explica que en dimensiones cósmicas, la teoría muestra fisuras: “Cuando intentamos comprender la gravedad a escala cósmica, nos encontramos con incoherencias con las predicciones de la relatividad general. Es como si la 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”.
Modificaciones a la teoría de Einstein
Aunque la relatividad general seguirá siendo la teoría de referencia para entender la gravedad en escalas más manejables, Wen aclara: “No es que estemos rompiendo cómo funciona tu GPS o un agujero negro. Solo intentábamos ver si hay alguna desviación a las escalas más grandes posibles”.
El equipo ha propuesto un nuevo modelo que ajusta las ecuaciones de Einstein para abordar estas incoherencias sin alterar los casos en los que la teoría ha sido exitosa. “Piensa que es como una nota a pie de página de la teoría de Einstein”, comentó Wen. “Una vez que se alcanza una escala cósmica, se aplican términos y condiciones”.
Una variación del 1% puede parecer mínima, pero es suficiente para sugerir que podría ser necesario replantear la relatividad general. “Si este fallo existe realmente, podría ayudar a los cosmólogos a explicar algunos de los mayores misterios del universo”, afirma Wen.
La Tensión de Hubble
Uno de estos misterios es la Tensión de Hubble, que se refiere a las discrepancias en las mediciones de la velocidad de expansión del universo. Las observaciones proponen que el universo cercano se expande más rápido que las regiones más lejanas. Según Niayesh Afshordi, coautor del estudio, una gravedad un 1% más débil podría reducir esta tensión, alineando mejor las mediciones de expansión del universo.
“Hace casi un siglo, los astrónomos descubrieron que nuestro universo se está expandiendo”, menciona Afshordi. “Cuanto más lejos están las galaxias, más rápido se mueven, hasta el punto de que parece que se mueven 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. Cree que el parche que sugieren para un “fallo cósmico” es solo el principio. “Este nuevo modelo podría ser la primera pista de un rompecabezas cósmico que estamos empezando a resolver a través del espacio y el tiempo”.
Próximos pasos en la investigación
El próximo paso para los investigadores será examinar datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que mide los efectos de la energía oscura en la expansión del universo. 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 ajustar la relatividad general.
A pesar de los hallazgos, queda camino por recorrer para confirmar este descubrimiento. “Con datos futuros en los próximos 10 años, deberíamos ver si se trata de una detección real o solo de una fluctuación debida a la potencia estadística”, afirma Wen.
“Si me pidieran que apostara, seguiría apostando por la relatividad general”, agrega Wen. “Funciona tan bien en muchos aspectos que es difícil saber si los modelos alternativos serán mejores. Pero tenemos que estar abiertos a estas ideas extrañas y seguir investigando”.
