Desde principios de 1900, la teoría
de la gravedad de Einstein, llamada teoría general de la relatividad,
ha dominado las teorías y los cálculos de los cosmólogos, quienes explican el
funcionamiento de nuestro universo en su conjunto.
La relatividad general se ha probado una y otra
vez, más recientemente con la primera imagen directa de un agujero negro. Ahora,
los físicos de la Universidad de Durham en el Reino Unido dicen que la teoría
general de la relatividad de Einstein podría no ser la única forma
de explicar cómo funciona la gravedad o cómo se forman las galaxias.
Han tenido un éxito de investigación espectacular con un modelo
alternativo para la gravedad - f (R) -gravity - Llamada teoría de los camaleones, porque, en
sus palabras, "cambia el
comportamiento de acuerdo con el entorno". Dicen que esta teoría de
los camaleones es una alternativa a
la relatividad general para explicar la formación de estructuras en el
universo. También podría ayudar a comprender mejor la energía oscura, una sustancia misteriosa
que se cree acelera la
velocidad de expansión del universo.
Las imágenes en esta entrada fueron publicadas el 8 de julio de 2019 por
los físicos Christian Arnold , Matteo Leo y Baojiu Li, todos del Instituto
de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham.
Son los resultados de las recientes simulaciones por computadora
ejecutadas en el sistema DiRAC Data
Centric System en la Universidad de Durham. Las simulaciones muestran
que galaxias como nuestra Vía Láctea aún podrían formarse en el universo
incluso con diferentes leyes de la gravedad.
Un trabajo anterior había demostrado que los cálculos teóricos utilizando
la teoría de Chameleon reproducen el éxito de la relatividad general en
la escala relativamente pequeña de nuestro Sistema
Solar.
El equipo de Durham ha demostrado que esta teoría permite simulaciones
realistas de Estructuras a gran
escala como nuestra Vía Láctea.
El
coautor de la investigación, el autor Christian Arnold, dijo: “La Teoría de los camaleones permite
modificar las leyes de la gravedad para que podamos probar el efecto de los
cambios en la gravedad en la formación de galaxias. A través de nuestras
simulaciones, hemos demostrado por primera vez que incluso si cambia la
gravedad, no evitará que se formen galaxias de disco con brazos en espiral.
Nuestra investigación definitivamente no
significa que la relatividad general sea errónea, pero sí demuestra que no
tiene que ser la única forma de explicar el papel de la gravedad en la
evolución del universo”.
Del nuevo estudio, una imagen
de una galaxia simulada por computadora, como se ve desde arriba.
Imagen a través de Christian
Arnold / Baojiu Li / Universidad de Durham.
Una declaración de estos investigadores explicó más sobre su estudio
reciente:
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, las galaxias aún podían formarse.
Estos físicos dijeron que su trabajo también podría arrojar luz sobre
nuestra comprensión de la expansión acelerada observada del universo.
Los científicos creen que esta expansión está siendo impulsada por la energía oscura, y los investigadores de
Durham dicen que sus hallazgos podrían ser un pequeño paso para explicar las
propiedades de esta sustancia.
El co-líder de la investigación, Baojiu Li, comentó:”En la relatividad general, los
científicos explican la expansión acelerada del universo mediante la introducción
de una forma misteriosa de materia llamada energía oscura, cuya forma más
simple puede ser una constante cosmológica, cuya densidad es una constante en
el espacio y el tiempo. Sin embargo, las alternativas a una constante
cosmológica que explica la expansión acelerada modificando la ley de la
gravedad, como la gravedad f (R), también se consideran ampliamente dado lo
poco que se sabe sobre la energía oscura”.
Los investigadores de Durham son físicos teóricos, como lo fue
Einstein. Cuando se probó por primera vez la teoría de la relatividad
general de Einstein, durante un eclipse solar total de 1919 ,
Einstein fue catapultado a la fama de la estrella del rock. Ahora la
relatividad general es fundamental para la cosmología moderna.
El
siguiente paso para Chameleon Theory también sería probar y, con suerte,
confirmarla mediante observaciones. No hay duda, pero los astrónomos
observacionales pronto estarán en el trabajo, creando sus propias pruebas para
la nueva teoría de los camaleones y, tal vez, probándolo.
¡Si eso sucede, será súper emocionante!
Albert
Einstein en 1912. Publicó su teoría general de la relatividad en 1915. La
teoría se confirmó en 1919.
Conclusión: La nueva Teoría del Chameleon tiene el potencial de convertirse en una teoría alternativa de
la gravedad, trabajando junto con la teoría de la relatividad general de
Einstein.
Simulaciones recientes por computadora muestran que la teoría se puede
usar para recrear estructuras a gran escala (galaxias) en nuestro universo.
Fuente: Simulaciones realistas de la formación de
galaxias en la gravedad modificada f (R) - Via Durham University
Traducción
libre de Soca
