Autores: Dr. Xavier Hernández, investigador del Instituto de Astronomía, UNAM
y Dr. Luis Nasser, investigador del Columbia College, Chicago
Foto 1: El satélite GAIA de la Agencia Espacial Europea, que
lleva 10 años midiendo las posiciones y velocidades de más de
mil millones de estrellas de nuestra galaxia, con una precisión
nunca antes lograda. Una cuidadosa depuración de este catálogo
permitió obtener algunos cientos de binarias abiertas con
mediciones suficientemente precisas para mostrar la anomalía
gravitacional descrita.
La mejor descripción científica que tenemos de la gravedad es la teoría de relatividad general de Einstein. Sin embargo, al suponer la validez de ésta a todas las escalas astronómicas y cosmológicas nos encontramos con anomalías gravitacionales. Por ejemplo, la medición por telescopio de la rotación de los discos galácticos muestra velocidades inconsistentes con las predicciones de la relatividad general; la teoría predice órbitas, como las del sistema solar, donde la velocidad decae con la distancia. Sin embargo, las observaciones muestran claramente curvas de rotación galácticas que a distancias grandes se mantienen a valores constantes.
Para forzar un acuerdo entre la teoría y las observaciones, se introdujo la hipótesis ad hoc de la materia oscura; enormes halos de materia que rodean a las galaxias visibles, con una distribución interna de materia ajustada para cuadrar las observaciones con las predicciones teóricas. Estas anomalías gravitacionales se presentan también a escalas mayores, en cúmulos de galaxias y a nivel cosmológico. Es plausible que si cada galaxia está rodeada de un halo dominante de materia oscura, cúmulos de galaxias y el Universo entero tendrían una fracción semejante de este componente, como de hecho se infiere.
La búsqueda directa de materia oscura ha sido una de las mayores empresas de la ciencia durante las últimas tres décadas. A pesar de los esfuerzos de miles de investigadores en todo el mundo, con el apoyo de inversiones sustanciales, nunca se ha detectado una sola partícula de materia oscura. Estas anomalías gravitacionales aparecen siempre por debajo de una aceleración crítica, lo cual sugiere que la relatividad general no funciona a estas escalas. Es importante recalcar que no hay ninguna verificación experimental directa de la relatividad general para estas aceleraciones. Así como la teoría de gravedad de Newton es limitada y falla a velocidades grandes, la relatividad general tiene un límite de validez para aceleraciones bajas. Hay que tener presente que la relatividad general por construcción tiene a la teoría gravitacional de Newton como límite, misma que a su vez se construyó como un ajuste a la dinámica del sistema solar; nuestras teorías siempre tienen un fundamento empírico, así como límites de validez.
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