Una nueva ecuación podría explicar el universo sin materia oscura

Durante años, la comunidad científica sostuvo que la materia oscura y la energía oscura constituyen la mayor parte del cosmos. Sin embargo, una nueva investigación liderada por Rajendra Gupta, profesor adjunto del Departamento de Física de la Universidad de Ottawa, desafió esta visión. La teoría sugiere que estos componentes misteriosos podrían no existir en absoluto, y que los efectos que se les atribuyen podrían surgir naturalmente si las fuerzas fundamentales del universo se debilitan gradualmente a medida que envejece.

El estudio propuso que los cambios en la intensidad de las fuerzas de la naturaleza, como la gravedad, a lo largo del tiempo y el espacio podrían explicar comportamientos cósmicos que han desconcertado a los científicos. Esto incluye la rotación, evolución y agrupamiento de las galaxias, así como la expansión del universo.

Desafiando Suposiciones Antiguas

"Las fuerzas del universo en realidad se debilitan en promedio a medida que se expande", explicó el profesor Gupta. "Esta debilidad hace que parezca que hay un empuje misterioso que hace que el universo se expanda más rápido, lo que se identifica como energía oscura. Sin embargo, a escalas galácticas y de cúmulos de galaxias, la variación de estas fuerzas en su espacio gravitacionalmente vinculado resulta en gravedad adicional, que se considera debida a la materia oscura. Pero esas cosas podrían ser solo ilusiones, emergentes de las constantes en evolución que definen la fuerza de las fuerzas".

Gupta continuó: "Existen dos fenómenos muy diferentes que necesitan ser explicados por la materia oscura y la energía oscura: el primero es a escala cosmológica, es decir, a una escala mayor de 600 millones de años luz, asumiendo que el universo es homogéneo y el mismo en todas las direcciones. El segundo es a escala astrofísica, donde el universo es muy irregular y dependiente de la dirección. En el modelo estándar, los dos escenarios requieren diferentes ecuaciones para explicar las observaciones utilizando materia oscura y energía oscura. El nuestro es el único que los explica con la misma ecuación, y sin necesidad de materia oscura o energía oscura".

El enfoque propuesto proporciona un marco único para explicar observaciones como la rotación de las galaxias, el agrupamiento y la curvatura de la luz alrededor de objetos masivos. "Todo es solo el resultado de las constantes de la naturaleza que varían a medida que el universo envejece y se vuelve irregular", afirmó.

Un Nuevo Modelo a Escala Galáctica

En trabajos anteriores, el profesor Gupta cuestionó la existencia de la materia oscura a escala cósmica. Su investigación más reciente amplió esa idea a escalas astrofísicas más pequeñas, examinando cómo rotan las galaxias.

En este modelo, un parámetro conocido como α emerge cuando se permite que las constantes de acoplamiento, que describen la fuerza de las fuerzas fundamentales, evolucionen. Este término α actúa como un elemento adicional en las ecuaciones gravitacionales, reproduciendo los mismos efectos que tradicionalmente se explican por la materia oscura y la energía oscura.

A grandes escalas, α se trata como constante (por ejemplo, utilizando datos de supernovas). Localmente, dentro de las galaxias, α cambia dependiendo de cómo se distribuye la materia ordinaria (agujeros negros, estrellas, planetas y gas). En regiones ricas en materia, el efecto es menor; en regiones escasas, se vuelve más fuerte. Como resultado, el modelo explica de manera natural por qué las estrellas en las regiones exteriores de una galaxia se mueven más rápido de lo esperado sin invocar halos de materia oscura invisibles.

Repensando la Cronología del Universo

Gupta cree que este enfoque podría ayudar a resolver acertijos astronómicos de larga data. "Durante años, hemos luchado por explicar cómo las galaxias en el universo temprano se formaron tan rápidamente y se volvieron tan masivas", señaló. "Con nuestro modelo, no es necesario asumir partículas exóticas ni romper las reglas de la física. La cronología del universo simplemente se extiende, casi duplicando la edad del universo, y haciendo espacio para todo lo que observamos".

Al alargar efectivamente la cronología del desarrollo del universo, el modelo facilita la comprensión de cómo estructuras enormes, como galaxias y agujeros negros, podrían haberse formado tan pronto después del Big Bang.

Esta teoría podría transformar drásticamente nuestra comprensión del cosmos. Incluso sugiere que la búsqueda de partículas de materia oscura, que ha costado miles de millones de dólares, podría no ser necesaria. Incluso si se descubrieran tales partículas exóticas, Gupta argumenta que solo representarían aproximadamente seis veces la masa de la materia ordinaria.

"A veces, la explicación más simple es la mejor. Quizás los mayores secretos del universo son solo trucos jugados por las constantes de la naturaleza en evolución", concluyó.

La investigación, titulada "Testing CCC+TL Cosmology with Galaxy Rotation Curves", fue publicada en la revista revisada por pares Galaxies.