Nuevas mediciones de rotación galáctica se inclinan hacia la gravedad modificada como explicación de la materia oscura      

Por Brian Koberlein, Universe Today

30 de diciembre de 2022.

La Vía Láctea vista de perfil. Crédito: ESA

Aunque la materia oscura es una parte central del modelo cosmológico estándar, no está exenta de problemas. Continúa habiendo  misterios persistentes sobre el material, uno de los cuales es el hecho de que los científicos no han encontrado evidencia de partículas directas.

A pesar de numerosas búsquedas, todavía tenemos que detectar partículas de materia oscura. Entonces, algunos astrónomos favorecen una alternativa, como la dinámica newtoniana modificada (MoND) o el modelo de gravedad modificado. Y un nuevo estudio de la rotación galáctica parece respaldarlos.

La idea de MoND se inspiró en la rotación galáctica. La mayor parte de la materia visible en una galaxia está agrupada en el medio, por lo que cabría esperar que las estrellas más cercanas al centro tuvieran velocidades orbitales más rápidas que las estrellas más lejanas, de forma similar a los planetas de nuestro Sistema Solar. Lo que observamos es que las estrellas de una galaxia giran todas aproximadamente a la misma velocidad. La curva de rotación es esencialmente plana en lugar de caer. La solución de la materia oscura es que las galaxias están rodeadas por un halo de materia invisible, pero en 1983 Mordehai Milgrom argumentó que nuestro modelo gravitacional debe estar equivocado.

Curva de rotación de la galaxia espiral típica M 33 (puntos amarillos y azules con barras de error) y la prevista a partir de la distribución de la materia visible (línea blanca). La discrepancia entre las dos curvas se explica añadiendo un halo de materia oscura que rodea la galaxia. Crédito: Wikipedia.

A distancias interestelares, la atracción gravitatoria entre las estrellas es esencialmente newtoniana. Entonces, en lugar de  modificar la relatividad general, Milgrom propuso modificar la ley de la gravedad universal de Newton. Argumentó que en lugar de la fuerza de atracción como una relación pura del cuadrado inverso, la gravedad tiene una pequeña atracción remanente independientemente de la distancia. Este remanente es solo unas 10 billonésimas de G, pero es suficiente para explicar las curvas de rotación galáctica.

Por supuesto, solo agregar un término pequeño a la gravedad de Newton significa que también debe modificar las ecuaciones de Einstein. Entonces, MoND se ha generalizado de varias maneras, como AQUAL, que significa "un Lagrangiano cuadrático". Tanto AQUAL como el modelo LCDM estándar pueden explicar las curvas de rotación galáctica observadas, pero existen algunas diferencias sutiles.

Aquí es donde entra en juego un estudio reciente. Una diferencia entre AQUAL y LCDM está en las velocidades de rotación de  las estrellas de la órbita interna frente a las estrellas de la órbita externa. Para LCDM, ambos deben regirse por la distribución de la materia, por lo que la curva debe ser suave. AQUAL predice una pequeña torcedura en la curva debido a la dinámica de la teoría. Es demasiado pequeño para medirlo en una sola galaxia, pero estadísticamente debería haber un pequeño cambio entre las distribuciones de velocidad interna y externa.

Entonces, el autor de este artículo analizó las curvas de velocidad de alta resolución de 152 galaxias observadas en la base de  datos Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC). Encontró un turno de acuerdo con AQUAL. Los datos parecen respaldar la gravedad modificada sobre la cosmología estándar de la materia oscura.

El resultado es emocionante, pero no anula de manera concluyente la materia oscura. El modelo AQUAL tiene sus propios problemas, como su desacuerdo con la lente gravitacional observada por las galaxias. Pero es una victoria para la teoría desvalida, que tiene a algunos astrónomos vitoreando "¡Vive le MoND!".

Fuente:

https://phys.org/news/2022-12-galaxy-rotation-gravity-explanation-dark.html