Buscando agujeros en la Teoría General de la Relatividad de Einstein
La Teoría General de la Relatividad describe la naturaleza de la gravedad, explicando en detalle el movimiento de los cuerpos astronómicos en nuestro sistema solar. Sin embargo, no es capaz de explicar las galaxias salvo que se mantengan juntas mediante una masa invisible denominada materia oscura. Además, no puede dar cuenta de la aparente aceleración de la expansión del universo sin invocar la presencia de una fuente oscura de energía. Y todavía se desconoce el origen de ambas entidades oscuras en el universo. «La física fundamental solo puede explicar una parte minúscula del universo», señala la coordinadora del proyecto, Catherine Heymans. El proyecto financiado con fondos europeos GLOBE, como ella explica: «se centró en la utilización de datos de categoría mundial para valorar si la opción de dejar atrás a Einstein con un nuevo modelo de gravedad podría constituir una alternativa interesante al universo oscuro».
Una teoría incompleta
Tal como dice Heymans, esto antiguamente sería considerado una «herejía». Sin embargo, a pesar de décadas de búsqueda, nadie ha encontrado una partícula de materia oscura, ya sea en experimentos en supercolisionadores o trampas de xenón líquido. El origen de la energía oscura es todavía más escurridizo, lo que lleva a astrofísicos como Heymans a plantearse si la teoría de la gravedad de Einstein podría estar incompleta. «Es la teoría mejor comprobada de la Tierra; la navegación por satélite no funcionaría si fuese incorrecta», añade Heymans. «Pero la Tierra es un espacio muy extraño. La mayor parte del universo está desocupada, existen enormes vacíos entre galaxias y quizá la gravedad funciona de un modo diferente allí». Heymans y su equipo de la Universidad de Edimburgo aplicaron un enfoque doble para cuestionar la teoría de la gravedad imperante. Los datos principales fueron generados por el Observatorio Europeo Austral mediante el telescopio de sondeo VST en Paranal (Chile). Este sondeo kilo-grado (KiDS) se consideró tan importante que sus mediciones tuvieron prioridad cuando el observatorio presentaba unas condiciones meteorológicas perfectas. KiDS registró una quinta parte del cielo en el espectro visible, desde la luz azul hasta los infrarrojos cercanos, sondeando galaxias a distancias de hasta diez mil millones de años luz. A continuación, el equipo de GLOBE buscó cualquier prueba de distorsión de la luz mediante anomalías gravitacionales en su trayectoria hacia la Tierra. «Examinamos treinta millones de galaxias y utilizamos los datos para registrar el lugar donde se encuentra la materia oscura en nuestro universo», afirma Heymans. «Podemos utilizar esos datos para comprobar directamente la teoría de Einstein sobre cómo sortea la masa el espacio y el tiempo». Esta información se combinó con un segundo conjunto de datos que permitió registrar el movimiento de las galaxias en zonas llenas de materia oscura.
Las estrellas se alinean
El equipo descubrió que sus datos coinciden con las predicciones de Einstein. «Hemos llegado a la conclusión de que es muy difícil rebatir la teoría de Einstein. Si la materia oscura y la energía oscura existen, la relatividad general funciona realmente bien en todo el universo», señala Heymans. Aún así, afirma que es importante seguir poniéndola en tela de juicio. «No se puede demostrar que una teoría es correcta, ¡solo que es incorrecta!» Ahora se está construyendo un nuevo telescopio en Chile, el observatorio de 8,4 m Vera Rubin, que ayudará a impulsar esos esfuerzos. En cuestión de semanas será posible recopilar la misma cantidad de datos que el proyecto GLOBE tardó siete años en reunir. Toda la metodología y técnicas desarrolladas por el proyecto GLOBE se están utilizando en ese telescopio, mucho más potente. «El hecho de que nuestra comprensión actual de la física no pueda explicar la energía oscura o la materia oscura indica que nos falta una pieza muy importante del rompecabezas», concluye Heymans. «Mucha gente piensa que, para lograr comprenderlo, necesitamos una revolución en la física».
Palabras clave
GLOBE, relatividad, Einstein, gravedad, energía, materia oscura, galaxias