Una nueva investigación cuestiona la existencia de la materia y energía oscuras

Desde hace más de un siglo, los científicos consideran que en el universo hay mucha más materia de la que se puede ver, y a esa materia invisible la han llamado materia oscura.

La materia oscura es un tipo de materia que corresponde al 27% de la materia-energía del universo, y que no es energía oscura, ni materia ordinaria ni neutrinos. No emite ningún tipo de radiación electromagnética (como la luz), ni interactúa tampoco con ella, siendo completamente transparente en todo el espectro electromagnético.​

Su existencia se ha deducido (no observado directamente) a partir de sus efectos gravitacionales en la materia visible, tales como las estrellas o las galaxias, así como en las anisotropías del fondo cósmico de microondas presente en el universo.

Por otro lado, los científicos consideran que existe también una energía oscura que es más fuerte que la atracción gravitatoria. La energía oscura estaría presente en todo el espacio, produciendo una presión que tiende a acelerar la expansión del universo, al ser una fuerza gravitacional repulsiva.​ En el modelo estándar de la cosmología, la energía oscura aporta casi tres cuartas partes de la masa-energía total del universo.

Tanto la materia oscura como la energía oscura permiten explicar la aceleración de la expansión del universo, así como el movimiento de las estrellas dentro de las galaxias.

Sin embargo, una nueva investigación de la Universidad de Ginebra, de la que se informa en un comunicado, ha llegado a la conclusión de que ambas hipótesis, la de la materia oscura y la de la energía oscura, no son necesarias para explicar los fenómenos cosmológicos que se les atribuyen, ya que  tanto la aceleración de la expansión del universo, como el movimiento de las estrellas dentro de las galaxias, pueden explicarse sin necesidad de que existan ni la una, ni la otra. Los resultados de esta investigación se publican en The Astrophysical Journal.

Nuestra representación del universo y de su historia se ha descrito por las ecuaciones de la Relatividad General de Einstein, por las leyes de la gravitación universal de Newton y las de la mecánica cuántica. El modelo resultante de estos conocimientos es que el universo se creó mediante una gran explosión (Big Bang) al que siguió una expansión que se prolonga hasta nuestros días.

Invariancia de escala del vacío

En este modelo, explica el autor de esta investigación, André Maeder, profesor de Astronomía en la citada universidad, hay una hipótesis de partida que no se ha tenido en cuenta: la invariancia de escala del vacío.

La invariancia de escala es una propiedad de objetos o leyes en los que no hay cambios si la escala de tamaño (o la escala de energía) son multiplicadas por un factor común. Según Maeder, el vacío y sus propiedades no cambian como consecuencia de una dilatación o una contracción.

Sin embargo, cuando se añade la hipótesis de la invariancia de escala del vacío, aparece un término muy, muy pequeño, de aceleración hacia al exterior, que se opone a la fuerza gravitacional, añade.

Aunque a la escala de la Tierra este término es insignificante, en medios muy poco densos, como los bordes de una galaxia o en los cúmulos de galaxias, se convierte en algo muy importante porque permite percibir las altas velocidades de las estrellas que se encuentran en los confines de una galaxia.

Por este motivo, en los cúmulos compuestos por centenares de galaxias, los movimientos observados son más rápidos que lo que la masa visible le permitiría. Esta conclusión permite a Maeder constatar que su modelo predice la expansión del universo sin necesidad de materia oscura o energía oscura.

Su teoría predice las altas velocidades alcanzadas por las estrellas en las regiones exteriores de las galaxias, sin tener que recurrir a la materia oscura para describirlas. Asimismo, permite observar la dispersión de las velocidades de las estrellas que oscilan alrededor del plano de la Vía Láctea. Esta dispersión, que aumenta con la edad de las estrellas relevantes, se puede explicar muy bien utilizando la hipótesis de la invariancia de escala del vacío.

Maeder es categórico: "El anuncio de este modelo resuelve por fin dos de los mayores misterios de la astronomía y es fiel al espíritu de la ciencia: nada puede darse por sentado, ni en términos de experiencia, observación o razonamiento”.

Referencia

Dynamical Effects of the Scale Invariance of the Empty Space: The Fall of Dark Matter? The Astrophysical Journal, Volume 849, Number 2. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa92cc