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Según una nueva teoría el efecto de la materia oscura podría ser explicado por una polarización gravitatoria de las partículas virtuales del vacío.

Velocidad de rotación observada (A) y predicha (B) en una galaxia espiral tipo. Fuente: Wikipedia.

Desde que aparecieron las hipótesis de la materia y la energía oscura muchas ideas han tratado de explicar sus supuestos efectos como algún tipo de ilusión provocada por otros fenómenos, negando así su existencia. Algunas de estas ideas fueron refutadas por posteriores observaciones (es la ventaja del método científico) y otras esperan todavía una oportunidad. Mientras tanto, siguen surgiendo nuevas ideas que niegan esos conceptos. Recientemente Dragan Hajdukovic, del CERN, ha propuesto una de estas nuevas ideas según la cual la materia oscura no sería más que una ilusión.
La idea de la materia oscura ya se propuso en los años treinta del pasado siglo al tratar de explicar la velocidad en función de la distancia a su centro de las estrellas de las galaxias espirales. Según se propuso, existiría un halo de materia oscura envolviendo la galaxia que afectaría gravitacionalmente a la galaxia, pero que no emitiría ni bloquearía la luz.
Desde entonces se ha intentado dotar de una naturaleza a esa supuesta materia oscura. Una de las explicaciones favoritas es la existencia de partículas elementales fuera del modelo estándar que casi sólo interaccionen gravitatoriamente con el resto. Pero, de momento, esas partículas siguen sin ser detectadas con claridad, pese a su supuesta abundancia.
Hajdukovic propone en su lugar una polarización gravitacional del vacío para explicar los efectos atribuidos a esa materia oscura. No necesita de modificaciones de la ley de la gravedad como en otras explicaciones alternativas.
Como ya sabemos todos, el vacío cuántico no está realmente vacío y siempre contiene un mar de partículas y antipartículas virtuales que aparecen y desaparecen constantemente siempre que lo permita el principio de incertidumbre. Esto es un hecho incontestable, sobre todo desde que se logró medir el efecto Cassimir.
Sin embargo, algunas veces, los cálculos de la Teoría Cuántica de Campos sobre este vacío no dan valores compatibles con la realidad, porque, por ejemplo sugieren un valor de la constante cosmológica muchos órdenes de magnitud superior a lo medido.
Otro factor que todavía no se ha logrado saber es si la antimateria se comporta frente al campo gravitatorio de la misma manera que la materia. Cuando se logre confinar una cantidad suficiente de antihidrógeno se podrá dejarlos caer en el campo gravitatorio terrestre y ver qué pasa. Algunas ideas apuntan a que las antipartícula tendrían una “carga gravitatoria” opuesta a las de las partículas. De este modo las partículas y antipartículas se repelerían gravitatoriamente.
Hajdukovic explora esta última idea para realizar un estudio teórico en el que las partículas y antipartículas virtuales del vacío formarían dipolos gravitatorios de manera similar a los dipolos eléctricos. Los dipolos eléctricos están orientados normalmente al azar, pero en presencia de un campo eléctrico apuntan en el mismo sentido. Si forman parte de un material decimos que en ese caso el material está polarizado. Como consecuencia el campo exterior y el producido por los dipolos se suman dando lugar a un campo eléctrico mayor.
Si Hajdukovic está en lo cierto, los dipolos gravitatorios virtuales se orientarían en presencia de un campo gravitatorio y, como resultado, se reforzaría el efecto del campo gravitatorio al sumarse al campo gravitatorio ordinario el campo gravitatorio producido por los dipolos virtuales del vacío. La masa de las galaxias sería la misma que la masa de la materia que vemos, pero su campo gravitatorio total sería más intenso debido a esta interacción con el vacío. Como el espacio vacío tiene mucho volumen el efecto sería importante. Todo esto explicaría la aparición de los efectos atribuidos a la materia oscura que, según esta idea, no existiría.
Los números calculados por Hajdukovic coinciden sorprendentemente con lo observado, según él. Los perfiles observados de velocidad de rotación galáctica en función de la distancia al centro son reproducidos por este modelo.
Además, a partir de esta misma idea también consigue derivar la relación Tully-Fisher. Fenómeno observacional que todavía no está bien explicado. La relación, que se derivó de forma empírica en los setenta, establece que la luminosidad de una galaxia espiral es proporcional a la cuarta potencia de su velocidad máxima de rotación, velocidad que se determina a partir de la anchura de las líneas espectrales. Esta relación permite establecer una candela estándar para el cálculo de distancias cosmológicas.
Sin embargo, la nueva teoría no parece explicar el efecto atribuido a la materia oscura en algunos cúmulos de galaxias, en los cuales parece haber una separación espacial entre materia ordinaria y oscura. Además necesitaría explicar también otros fenómenos como los efectos medidos en lentes gravitacionales, en el fondo cósmico de microondas y otros sitios en los que también se ha recurrido a la presencia de materia oscura para explicar lo observado. Queda, por tanto, trabajo por hacer.
De todos modos, dentro de pocos años tendremos los primeros experimentos gravitatorios con antihidrógeno en el CERN, así que es de esperar que la base de esta idea pueda ser confirmada o refutada.

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Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv.