Alternativa a la materia oscura aborda las galaxias elípticas

Artículo publicado por Tim Wogan el 1 de octubre de 2012 en physicsworld.com

Una teoría alternativa a la materia oscura ha predicho con éxito las propiedades rotacionales de dos galaxias elípticas. El trabajo lo realizó en Israel Mordehai Milgrom usando la teoría de Dinámica Newtoniana Modificada  (MOND) que desarrolló inicialmente hace casi 30 años. Demostrando que MOND puede usarse para explicar las propiedades de las complejas galaxias elípticas – así como las galaxias espirales, mucho más simples – Milgrom defiende que MOND ofrece una alternativa viable a la materia oscura cuando se trata de explicar las extrañas propiedades de las galaxias.

Mapa de materia oscura © by thebadastronomer


La materia oscura se propuso en 1933 para explicar por qué las galaxias de ciertos cúmulos se mueven más rápidamente de lo que sería posible si contuviesen solo la materia “bariónica” que podemos ver. Unas décadas más tarde se detectó un comportamiento similar en galaxias aisladas, donde la velocidad rotacional de las estrellas más externas no “caía” como una función de la distancia, sino que se mantenía plana. Estas observaciones contradicen directamente la gravedad newtoniana, que debería mantenerse en las regiones extragalácticas de la misma forma que lo hace en la Tierra y en el sistema solar. Pero suponiendo que hay “halos” de materia invisible dentro y alrededor de las estructuras galácticas, se restaura la familiar ley del cuadrado inverso de Newton.

Desde que se recurrió por primera vez a ella para explicar las irregularidades galácticas, los físicos han tratado de realizar medidas directas de la materia oscura para descubrir qué es exactamente – con escaso éxito. Como resultado, hay algunos investigadores que no creen que exista la materia oscura y han propuesto explicaciones alternativas al extraño comportamiento de las galaxias.

Éxito espectacular

Ahora un nuevo análisis sugiere que una teoría alternativa, conocida como MOND, describe las propiedades de dos galaxias elípticas igual de bien que la materia oscura. MOND se formuló originalmente para describir las galaxias espirales y tuvo un éxito espectacular al predecir ciertas propiedades de estas estructuras. Su extensión para cubrir las galaxias elípticas podría reforzar los argumentos a favor de esta teoría alternativa. Esto se debe a que se ha predicho que las galaxias elípticas se forman mediante un proceso diferente al de las galaxias espirales, y sus propiedades son mucho más difíciles de calcular.

MOND se propuso por primera vez en 1983 por parte del astrofísico Mordehai Milgrom  del Instituto Weizman en Israel. La premisa básica de la teoría es que a aceleraciones extremadamente pequeñas de menos de 10–10 m s–2 la segunda ley de Newton no se mantiene. En lugar de esto, la fórmula modificada de Newton desarrollada por Milgrom  es tal que bajo ciertas circunstancias la fuerza gravitatoria en dos cuerpos decae más sutilmente que la ley del cuadrado inverso de la distancia entre ellos.

Como era de esperar, una teoría que defiende un cambio en las leyes de Newton está destinada a enfrentarse con un amplio escepticismo, y MOND no es una excepción. No obstante, también tiene un innegable atractivo, como la facilidad con la que hace predicciones comprobables y el hecho de que no depende de una materia oscura aún por ver. Y desde que en 2004 se derivó una versión de MOND consistente con la teoría general de la relatividad de Einstein, gracias a Jacob Bekenstein de la Universidad Hebrea de Jerusalén, una comunidad de físicos más amplia ha empezado a tomar nota.

No es  una coincidencia

En la nueva investigación, Milgrom analiza la hidrostática de una envoltura esférica de gas caliente que emite rayos X en dos galaxias elípticas, y demuestra que las predicciones de MOND son igualmente válidas en este caso. Esto es importante, defiende Milgrom, ya que se piensa que las galaxias elípticas han evolucionado de una forma completamente distinta a la de las galaxias espirales y otras galaxias de disco – se cree que se han formado mediante la colisión y fusión de otras galaxias. El éxito de MOND, comenta, indica que su precisión en las predicciones no puede ser una simple coincidencia y que debe ser una pista de una verdad subyacente más profunda.

También sugiere que el hecho de que pueda usarse la misma ley matemática para predecir la velocidad de rotación de dos tipos de galaxias formadas de dos modos distintos, socava significativamente la hipótesis de la materia oscura. “En la descripción de la materia oscura”, comenta, “las galaxias que vemos hoy son el resultado de procesos de formación muy complejos y azarosos. Empiezas con galaxias pequeñas – se fusionan, colisionan – hay explosiones en las galaxias y todo eso. Durante esta tormentosa evolución, la materia oscura y la normal están sometidas a estos procesos de muy distintas formas y, por tanto, realmente no esperas ver ninguna correlación real entre ambas. Este es un punto muy débil en la descripción de la materia oscura”.

El astrofísico de partículas y experto en materia oscura Dan Hooper, del Fermilab en los Estados Unidos, defiende que MOND no convencerá a los escépticos demostrando su aplicabilidad a las galaxias, incluso si estas galaxias son de un tipo sobre el que no se había puesto a prueba anteriormente. “He encontrado que esto será así durante algún tiempo, ahora que MOND funciona bien al explicar la dinámica de las galaxias”, comenta. “Y este artículo es otro ejemplo de que donde tiene éxito MOND es a escala galáctica. Donde falla es a escalas mayores, tales como los cúmulos de galaxias, o a escalas cosmológicas aún mayores”. Cita la anisotropía del fondo cósmico de microondas como un ejemplo de esto.

La investigación se publica en Physical Review Letters.


Autor: Tim Wogan
Fecha Original: 1 de octubre de 2012
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Comments (14)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado por Tim Wogan el 1 de octubre de 2012 en physicsworld.com Una teoría alternativa a la materia oscura ha predicho con éxito las propiedades rotacionales de dos galaxias elípticas. El trabajo lo realizó ……

  2. [...] en Astronomía, Fí­sica. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Puedes dejar una respuesta, o trackback desde tu propio sitio web. [...]

  3. “El hallazgo de dos agujeros negros que cohabitan en un cúmulo de estrellas de la Vía Láctea …” “…, podría albergar una población de entre cinco y cien agujeros negros.” “…una masa diez o veinte veces mayor que la del Sol.”
    (http://www.elmundo.es/elmundo/2012/10/03/ciencia/1349259660.html)

    Cuando al principio se pensó en Materia Oscura los Agujeros Negros era poco menos que una rareza.

    Luego se sospechó que había uno en el centro de cada galaxia.

    ..ahora descubrimos que un vulgar cúmulo de estrellas, podría tener ente cinco y cien agujeros negros, con una masa de decenas de soles.

    ..por mal que lo pongamos, la masa visible del cúmulo sería quinientas veces inferior a la real….

    …los agujeros negros podrían ser los MACHOS (http://es.wikipedia.org/wiki/MACHO) de que está compuesta la materia oscura…

    y podríamos dejar de lado todo tipo de partículas exóticas (y quizá esotéricas)

    • Fandila

      Pero bueno, ¿se sabe ya en que se sustenta la gravedad, para que la MOND sea una alternativa “no oscura”? Tal vez la corrección a Newton no sea más que la corrección a una teoría oscura. En qué consiste la alternativa, en afinar la teoría de Newton… ¿pero se sabe qué se está afinando realmente?

      • OzzyBulla

        En realidad es al revés: la materia oscura es un parche para justificar las inconsistencias del modelo newtoniano; el cual es heredado por el relativismo en cuanto a entender la gravedad como una función lineal.
        Es así: la teoría no nos funciona -> en lugar de asumir que la teoría es errónea asumimos que la realidad está equivocada y que contiene “algo” que solo se manifiesta . . . haciendo funcionar la teoría.

  4. Luis

    Desde mi humilde opinion (solo soy aficionado), nunca me ha llenado lo de la “materia oscura”.
    Y referente a la gravedad, creo que no es la atraccion de los elementos con masa en si. Lo que atrae a otros cuerpos no es la masa del objeto, si no la deformacion espacio-temporal que origina esa masa. Los cuerpos atraidos son atraidos por tal deformacion, no por el objeto.
    Por que eso es lo que es la gravedad, una deformacion espacio-temporal. ¿O no deforma la masa el espacio y el tiempo?
    Corregidme si he metido el “paton”.

    • Fandila

      La deformación espacio temporal deriva de un aumento de la densidad de materia.

      La propia materia energía condensada (Lo que normalmente se llama masa) forma con sus intersticios o interespacios el espacio, la propia deformación de que se habla en la teoría de Einstein. Materia y su espacio ocluido son la deformación misma.
      A más concentración, es decir, densidad, corresponde menor curvatura.
      Resulta difícil entender como la curvatura en si misma pueda originar la fuerza de gravedad, el por qué los cuerpos se aproximan unos a otros en el espacio, precisamente desde las menores densidades a las mayores cuando habría de ser lo contrario.
      El mismo Einstein terminó reconociendo que el espacio tiempo, o mejor dicho el campo gravitatorio no podría ser liso, lo que supone que el vacio está poblado de elementos. Se llame como se llame, algo hay en el “vacío” que procura tanto la gravedad como la expansión. Distinguir dos causas, una para la gravedad y otra para la expansión, sería como suponer un “vacio” con dos partes o dimensiones que procurarían ambas por separado.

      Se les diga gravitrones, ondas electromagnéticas o de otro tipo lo cierto es que ha de existir una presión tipo onda generada por el espacio “vacío” que todo lo inunda. Y esa presión lo será en todas direcciones, de tal manera que igual separa hacia afuera como junta hacia adentro. Entonces sí que tiene sentido hablar de la deformación debida a la materia que se concentra frente a la que se separa.
      Se puede entender con un simil: todo cuerpo sumergido en un liquido sufre una presión por parte de éste equivalente a la cantidad de líquido que desaloja. Sin embargo varios cuerpos distantes sumergidos tenderán a separarse por la misma presión del líquido. Aunque la comparación no es muy acertada ya el líquido está sometido a la gravedad de la Tierra que está presente.

      • OzzyBulla

        Ya que estamos, y a propósito de la aparente detección de la “partícula de dios”…. ¿el Campo de Higgs no viene a llenar el vacío? Agradezco cualquier reflexión

  5. Tom Wood

    “Frente a tus ojos imagínate un centímetro cuadrado y los lectores también, olvídate del aire;…”
    “Si tú crees que ahí en ese centímetro cuadrado imaginario que esta frente a ti; en ese “medio” ahí hay un “mar” de partículas-antipartículas en el sentido quántico de Dirac.
    http://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADo_cu%C3%A1ntico
    Y crees que hay también un fantasmagórico campo de Higg, ¡claro que lo crees!
    http://francisthemulenews.wordpress.com/tag/boson-de-higgs/
    Y hay gravedad por supuesto. Y hay radiación del fondo cósmico de microondas (CMB); que la hay, son un hecho experimental tangible (mal interpretado claro), a tu estilo interpretativo oficial, no importa, con dibujito de fotoshow y todo,…
    http://cuentos-cuanticos.com/2012/05/06/radiacion-cosmica-de-fond/
    Ponle también luz, o radiación electromagnética; porque la hay (sol, teléfonos, radio, televisión; comunicaciones humanas en general). Ponle los neutrinos que existen en ese centímetro cuadrado (mas los que salen del plátano que esta en tu cocina; una broma real).
    http://francisthemulenews.wordpress.com/tag/neutrinos/
    Le puedes agregar muchas cosas más a ese centímetro cúbico imaginario, como la gravedad o la energía de los fantasmas oscuros, o las partículas de materia oscura, u otros constructos teóricos que si críticas te matan; pero dejémoslo ahí; para no abrumarte.”
    “Yo te exhorto a que calcules (es fácil) la densidad energética espacial de ese centímetro cúbico ideal, con todo lo universal que ustedes se inventan y dicen que nos rodea. Y me digas porque no la podemos medir en ningún laboratorio. Yo te digo, porque no existe tal cosa: Solo es universal, los detectas en cualquier rincón del espacio en cualquier tiempo: la gravedad, la radiación electromagnética libre y a los neutrinos, por su fácil movilidad, debido a su escasa y rara interacción con las cosas masivas. Las cosa con masa, como partículas, átomos,… son estructuras que escasean en grandes extensiones del espacio abierto: (“En algunas zonas estérales hay baja concentración de átomos, no así de radiación, gravedad y neutrinos,.. Por lo que en buena aproximación hay un vacío físico real“)”
    http://francisthemulenews.wordpress.com/2012/09/18/la-modulacion-anual-observada-por-damalibra-y-la-existencia-de-materia-oscura/#comment-22205

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