La galaxia simulada se visualiza desde arriba, con las regiones centrales oscuras correspondientes a las fuerzas estándar y las regiones amarillas brillantes que corresponden a las fuerzas modificadas.
(Imagen: © Christian Arnold / Baojiu Li / Durham University.)
Un grupo de científicos ha creado una simulación por computadora del universo para probar una teoría alternativa a la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.
Su estudio encontró que las galaxias similares a nuestra propia Vía Láctea aún podrían formarse en el universo con leyes de gravedad modificadas, lo que sugiere que la teoría de la relatividad no es la única forma de explicar el papel de la gravedad en la evolución del universo.
Los físicos de la Universidad de Durham en Inglaterra crearon las simulaciones por computadora utilizando un modelo alternativo líder para la gravedad llamado "gravedad f (R)", también conocida como "Teoría del Camaleón", que altera el comportamiento de la gravedad de acuerdo con el entorno circundante. Las simulaciones mostraron que el modelo de gravedad modificado aún podría conducir a la formación de galaxias.
"Las teorías de la gravedad modificadas, incluida [la] teoría del camaleón, habían sido estudiadas por la comunidad durante un tiempo, y se conocían muchas de sus predicciones", dijo Baojiu Li, físico del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham y coautor. del nuevo estudio, dijo a Space.com. "Sin embargo, la mayoría de estos estudios anteriores se realizaron con una simplificación crítica: la suposición de que el universo contiene solo materia oscura y no materia luminosa".
Una de las preguntas sin respuesta en cosmología es la razón por la cual el universo se está expandiendo, dijo Li, y otros modelos han tratado de responder esa pregunta mediante la introducción de una fuerza desconocida llamada energía oscura. Esta fuerza constante en la teoría de la relatividad general puede explicar la expansión del universo, pero lo hace al incluir una gran cantidad de materia oscura que no se puede observar y permanece sin confirmar.
Los científicos creen que alrededor del 68% del universo está compuesto de energía oscura, mientras que la materia oscura representa el 27%; La materia normal, que incluye cuerpos que son visibles para nosotros, como los planetas, las estrellas y las galaxias, representa alrededor del 5%.
"Sin embargo, las alternativas a una constante cosmológica, que explican la expansión acelerada al modificar la ley de la gravedad, como la gravedad f (R), también se consideran ampliamente dado lo poco que se sabe sobre la energía oscura", agregó Li.
El estudio también analizó el efecto de la gravedad modificada en los agujeros negros supermasivos, que expulsan el calor y el material que quema el gas necesario para formar estrellas. La energía emitida por los agujeros negros también alimenta los núcleos que se encuentran en las galaxias y, por lo tanto, juega un papel importante en la formación de galaxias.
Sin embargo, los hallazgos sugieren que, incluso con diferentes leyes de gravedad que disminuyen la cantidad de calor expulsado por los agujeros negros, las galaxias aún se formaron en el modelo simulado del universo tal como lo hacen en el universo real.
"El estudio en sí mismo no dice nada sobre la validez de la relatividad general, pero señala posibles cosas que uno podría considerar al tratar de distinguir la teoría del camaleón de la relatividad general con datos futuros", dijo Li.
Los investigadores planean probar sus observaciones a través del Square Kilometer Array, un grupo de radiotelescopios ubicados en Australia y Sudáfrica que están programados para estar en funcionamiento a mediados de 2020.
El estudio fue publicado en Nature Astronomy el 8 de julio.
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