NeoFronteras

Unos matemáticos modifican la Relatividad General para así explicar los efectos atribuidos a la energía oscura y a la materia oscura.

Expresion habitual de las ecuaciones de Einstein (arriba) y modificación de las mismas (abajo) realizada por estos autores. Se introduce una funcion escalar φ.

Como ya saben los lectores de NeoFronteras hay un par de problemas que afectan a la Cosmología: la naturaleza de la materia y energía oscuras. Aunque hay unos efectos que se pueden comprobar experimentalmente y atribuidos a esos entes, todavía no se sabe en que consisten exactamente.
Normalmente se atribuye la materia oscura a la presencia de partículas débilmente interactuantes y la energía oscura a una constante cosmológica. Al menos son las dos mejores explicaciones con las que se cuenta hasta ahora.
Sin embargo, como pasan los años y seguimos sin detectar esas partículas y, como además, el asunto de la energía oscura tampoco está claro a faltar datos experimentales, hay espacio para la especulación y para proponer hipótesis alternativas. Así que desde hace años asistimos a distintos tipos de propuestas que tratan de explicar lo que se observa. De esto trata la ciencia, de proponer una explicación mejor a lo observado. El éxito de estas propuestas ha sido desigual y, de momento, no parecen desbancar las ideas tradicionales.
Una línea de ataque al problema ha sido tratar de explicar los efectos de la materia oscura a través de una modificación de la ley de gravedad (normalmente modifican la newtoniana). Otras propuestas tratan de atribuir los efectos de la energía oscura a una distribución anómala o no homogénea de la materia (ordinaria más oscura).
Ahora, Shouhong Wang (Indiana University) y Tian Ma (Universidad de Sichuan) proponen una modificación de la Teoría General de la Relatividad que supuestamente explica ambos fenómenos, pues integra tanto una explicación para los observado y atribuido a la materia oscura, como para lo atribuido a la energía oscura. Básicamente también niega la existencia de ambos conceptos, pero no los efectos observados. Curiosamente no necesitan introducir una constante cosmológica para explicar la energía oscura.
Tanto unos efectos como otros serían atribuidos a una distribución distinta de materia. En los sitios en los que la materia ordinaria está concentrada se produciría un incremento de la fuerza de gravedad que daría la impresión de que hay más materia que la observada. En los lugares en donde la densidad de materia es reducida entonces aparecería una fuerza repulsiva que ahora atribuimos a la energía oscura.
Para tener este efecto proponen que el tensor energía-momento de la materia no se conserva y añaden un nuevo campo escalar asociado a la densidad de energía potencial. Entonces aparece esta fuerza producida por una distribución no uniforme de materia que puede ser atractiva o repulsiva según hay una alta densidad de materia o baja respectivamente.
Que el tensor energía-momento de la materia no se conserve es una afirmación importante que necesitaría de importantes pruebas a su favor para creérselo. Sin embargo, en este modelo se generan unas nuevas ecuaciones de campo que obedecen el principio de equivalencia, de relatividad y al principio de dinámica lagrangiana. Matemáticamente estas ecuaciones se diferencian de las de Einstein en que añaden unas derivadas covariantes de segundo orden de un campo escalar (ver imagen). Así que parece que hay cierta consistencia interna. Los autores admiten, de todos modos, que su idea es especulativa a nivel cosmológico.
El problema de esta nueva teoría es que, según algunos expertos, no parece explicar los efectos observados en los cúmulos y supercúmulos galácticos y atribuidos normalmente a la materia oscura. Posiblemente esta hipótesis quede como una más en la larga lista de explicaciones, pero ha tenido eco porque parece que últimamente cualquier idea que se mete con las teorías de Einstein tienen éxito en los medios. Dicho sea de paso, cualquier teoría científica necesariamente está mal (es falsable) y sólo es un explicación temporal a una serie de fenómenos hasta que llega una explicación mejor.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo en ArXiv.