El telescopio espacial James Webb descubre evidencias sorprendentes de una teoría alternativa de la gravedad

Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial James Webb para mirar atrás en el tiempo hasta los confines más lejanos del universo han encontrado evidencia sorprendente de una teoría alternativa de la gravedad .

Los modelos actuales de formación de galaxias en el cosmos primitivo predicen la presencia de un exceso de gravedad causado por la materia oscura que atrae material hacia galaxias de formación lenta. Sin embargo, una teoría alternativa de la gravedad propuesta por primera vez en 1998, llamada Dinámica Newtoniana Modificada (MOND), sugiere que las estructuras en el universo primitivo se formaron muy rápidamente sin necesidad de materia oscura teórica.

Ahora, investigadores de la Universidad Case Western Reserve afirman que los escaneos de galaxias antiguas recopilados por el JWST parecen contradecir las predicciones comúnmente aceptadas de la teoría de la materia oscura fría más aceptada, Lambda-CDM. En cambio, las lecturas parecen respaldar una base para MOND, lo que obligaría a los astrónomos y cosmólogos a reconsiderar esta teoría alternativa y controvertida de la gravedad.

El debate sobre la materia oscura

El modelo Lambda-CDM ha postulado desde hace tiempo que la materia oscura, una forma de materia elusiva e invisible, es esencial para explicar la estructura del universo. Según este modelo, la influencia gravitatoria de la materia oscura dio forma a las galaxias y causó la formación de estructuras a gran escala. Predice que las galaxias antiguas en el universo primitivo deberían parecer pequeñas y tenues, a medida que la materia oscura las fue uniendo gradualmente a lo largo del tiempo cósmico.

Sin embargo, McGaugh y sus colegas sostienen que estas predicciones no coinciden con las observaciones del JWST. En cambio, las galaxias recién observadas parecen brillantes, grandes y completamente formadas, incluso cuando los científicos investigan más profundamente el pasado del universo. Este brillo inesperado desafía directamente la comprensión convencional de la formación de galaxias impulsada por la materia oscura.

“Los astrónomos inventaron la materia oscura para explicar cómo se pasa de un universo primitivo muy uniforme a las grandes galaxias con mucho espacio vacío entre ellas que vemos hoy”, dijo Stacy McGaugh, profesora y directora de astronomía en Case Western Reserve, en un comunicado de prensa que anuncia el estudio.

“Pero lo que predijo la teoría de la materia oscura no es lo que vemos”.

En concreto, McGaugh dijo que si el modelo lambda-CDM fuera preciso, la atracción gravitatoria adicional de la materia oscura, que sólo interactúa con otra materia a través de la gravedad, causaría que pequeños trozos de materia que rodean a las galaxias nacientes se acumulen hacia el centro lentamente.

MOND: Una teoría alternativa radical de la gravedad

La teoría MOND, propuesta por primera vez en 1983 por el físico israelí Mordehai Milgrom, ofrece una explicación diferente. MOND sugiere modificar la segunda ley de Newton para tener en cuenta las discrepancias observadas en las curvas de rotación de las galaxias sin recurrir a la materia oscura. Estas modificaciones son relevantes en regiones de aceleraciones diminutas, como las que se experimentan en la periferia del universo, donde el JWST está observando ahora.

En 1998, McGaugh fue coautor de un artículo fundamental en el que proponía que la formación de galaxias se produjo más rápidamente y no dependió de la materia oscura. En cambio, él y sus coautores, entre ellos Federico Lelli, Jay Franck y James Schombert, teorizaron que el material galáctico se acumuló rápidamente, se expandió con el universo y luego colapsó por la gravedad. Esta teoría sostiene que las galaxias se unieron en un principio, formando estructuras grandes y luminosas sin necesidad de materia oscura.

Evidencia y desafíos

Según McGaugh y sus colegas, los datos del JWST se alinean más estrechamente con las predicciones realizadas por los defensores de MOND que con los modelos Lambda-CDM. Como ejemplo, McGaugh destaca que las predicciones basadas en MOND de RH Sanders coincidieron con las observaciones con mayor precisión que las realizadas por los defensores de Lambda-CDM Mo, Mao y White. Sin embargo, a pesar del éxito reciente, MOND sigue siendo una teoría polémica, ya que conciliarla con la teoría de la relatividad general de Einstein, una base de la física moderna, ha resultado difícil.

“Siempre podemos intentar modificar una teoría para incorporar nuevos hechos”, admite McGaugh, reconociendo que, si bien los hechos que no concuerdan con un modelo no obligan a abandonarlo por completo, la incapacidad de explicar completamente los datos observacionales podría indicar un marco teórico más débil. Aun así, algunas mediciones astronómicas modernas todavía favorecen la hipótesis de la materia oscura.

El caso actual de Lambda-CDM

A pesar del aparente éxito de MOND a la hora de explicar algunas observaciones del JWST, Lambda-CDM sigue disfrutando de un amplio apoyo. El modelo ha predicho con precisión la tasa de expansión del universo desde la década de 1920, con evidencia de una constante cosmológica que empuja al universo a expandirse perpetuamente. Además, aunque el universo es casi plano, un requisito para Lambda-CDM, las ligeras desviaciones siguen siendo una zona gris para una mayor exploración.

La comunidad astrofísica en general sigue siendo cautelosa y muchos investigadores señalan que Lambda-CDM ha superado numerosas pruebas y proporciona un marco coherente para comprender el universo. Aun así, McGaugh está entusiasmado con el debate en curso.

“La expectativa era que cada gran galaxia que vemos en el universo cercano habría comenzado a partir de estos diminutos fragmentos”, dijo McGaugh. “Eso no es lo que nos muestra el JWST”.

McGaugh admite que encontrar una teoría compatible con la relatividad general y la MOND sigue siendo un desafío pendiente. Sin embargo, tras los descubrimientos del JWST que parecen respaldar su concepto de MOND y su teoría alternativa de la gravedad, McGaugh dice que él y sus colegas se sienten un tanto reivindicados.

“La conclusión es: ‘Te lo dije’”, dijo McGaugh. “Me criaron para pensar que decir eso era de mala educación, pero ese es el objetivo del método científico: hacer predicciones y luego comprobar cuáles se cumplen”.

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