La teoría de la relatividad general de Albert Einstein, que ha sido un componente esencial en la comprensión de los fenómenos cósmicos durante más de un siglo, podría contener un «fallo cósmico», según un estudio reciente. Esta teoría ha sido un pilar fundamental en la explicación de conceptos tan variados como los agujeros negros y la tecnología GPS. Sin embargo, las observaciones recientes han revelado discrepancias que la teoría no puede explicar completamente.
El estudio, publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, apunta a las limitaciones de la teoría de Einstein en escalas más grandes. Según la teoría, la gravedad resulta de la curvatura del espacio-tiempo. Sin embargo, en escalas mayores, como los cúmulos de galaxias, las predicciones de Einstein parecen no coincidir con las observaciones recientes.
Un equipo de investigadores ha descubierto un posible “fallo cósmico” en la gravedad del universo, que podría ayudar a explicar el comportamiento del universo a escala cósmica. Robin Wen, líder del estudio y recién graduado en Física Matemática por la Universidad de Waterloo, explica que este modelo de gravedad ha sido esencial para teorizar el Big Bang y fotografiar agujeros negros.
Wen señala que en dimensiones cósmicas, la teoría muestra fisuras. “Cuando intentamos comprender la gravedad a escala cósmica, nos encontramos con incoherencias con las predicciones de la relatividad general. Es como si la gravedad dejara de coincidir perfectamente con la teoría de Einstein. Llamamos a esta incoherencia ‘fallo cósmico’: la gravedad parece debilitarse alrededor de un uno por ciento cuando se trata de distancias de miles de millones de años luz”, explica.
Aunque la teoría de la relatividad general seguirá siendo la referencia para entender la gravedad en escalas más manejables, Wen aclara que no estamos rompiendo cómo funciona tu GPS o un agujero negro. «Solo estamos intentando ver si hay alguna desviación a las escalas más grandes posibles», afirma.
El equipo ha propuesto un nuevo modelo que ajusta las ecuaciones de Einstein para abordar estas incoherencias sin alterar los casos en los que la teoría ha sido exitosa. «Piensa que es como una nota a pie de página de la teoría de Einstein», comenta Wen. «Una vez que se alcanza una escala cósmica, se aplican términos y condiciones».
Una variación del 1% puede parecer mínima, pero es suficiente para sugerir que podría ser necesario replantear la teoría de la relatividad general. «Si este fallo existe realmente, podría ayudar a los cosmólogos a explicar algunos de los mayores misterios del universo«, afirma Wen.
Uno de estos misterios es la Tensión de Hubble, que se refiere a las discrepancias en las mediciones de la velocidad de expansión del universo. Las observaciones sugieren que el universo cercano se expande más rápido que las regiones más lejanas. Según Niayesh Afshordi, coautor del estudio, una gravedad un 1% más débil podría reducir esta tensión, alineando mejor las mediciones de expansión del universo.
«Hace casi un siglo, los astrónomos descubrieron que nuestro universo se está expandiendo», menciona Afshordi. «Cuanto más lejos están las galaxias, más rápido se mueven, hasta el punto de que parece que se mueven casi a la velocidad de la luz, la máxima permitida por la teoría de Einstein».
Según Afshordi, «Nuestro hallazgo sugiere que, a esas mismas escalas, la teoría de Einstein también puede ser insuficiente.» Afshordi cree que la solución que sugieren para un “fallo cósmico” es solo el principio. «Este nuevo modelo podría ser la primera pista de un rompecabezas cósmico que estamos empezando a resolver a través del espacio y el tiempo».
El próximo paso en la investigación será examinar datos del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que mide los efectos de la energía oscura en la expansión del universo. Wen y su equipo esperan determinar si los fallos en la gravedad y la energía oscura están relacionados, lo que reforzaría aún más la necesidad de ajustar la teoría de la relatividad general.
A pesar de los hallazgos, queda un largo camino por recorrer para confirmar este descubrimiento. “Con datos futuros en los próximos 10 años, deberíamos ver si se trata de una detección real o solo de una fluctuación debido a la potencia estadística”, afirma Wen.
“Si me pidieran que apostara, seguiría apostando por la teoría de la relatividad general”, agrega Wen. “Funciona tan bien en muchos aspectos que es difícil saber si los modelos alternativos serán mejores. Pero tenemos que estar abiertos a estas ideas extrañas y seguir investigando”.