Glitch cósmico puede requerir una revisión de la teoría presentada por Einstein

Hace poco más de un siglo, el físico Albert Einstein propuso la teoría de la relatividad general, que proporcionó un nuevo enfoque a la gravedad. La teoría surgió como una forma de corregir las inconsistencias encontradas en la teoría de la gravitación de Newton. El nuevo enfoque trataba la gravedad como una distorsión del espacio-tiempo.

Con la teoría de la relatividad general se pudieron explicar varias observaciones, como la precesión de la órbita de Mercurio. Las observaciones que ocurrieron durante los eclipses también se han explicado con la curvatura del espacio-tiempo. A través de la teoría también se encontraron argumentos teóricos a favor de la existencia de los agujeros negros.

A pesar del éxito de la teoría, surgen algunos problemas cuando es necesario introducir escalas mayores. Estos problemas se conocieron como el "glitch cósmico". Un artículo publicado por investigadores canadienses propone que es necesario revisar la teoría de la relatividad general para explicar el problema.

Relatividad general

En 1915, Albert Einstein publicó su teoría de la relatividad donde describía la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo. La idea es que un objeto con masa distorsionaría el espacio-tiempo que sería el tejido del universo. El espacio-tiempo se compone de tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal.

La idea de la relatividad general surgió cuando Einstein estudiaba la ley de gravitación de Newton, que trataba la gravedad como una fuerza. Al realizar algunos experimentos mentales como el famoso problema del hombre en el tejado, Einstein propuso los conceptos de la relatividad general. Este trabajo es uno de los más importantes y abrió una nueva área en la Física.

Un problema de escalas

Decir que gracias a Einstein Isaac Newton se equivocó en su teoría de la gravitación universal es un error. La teoría de la relatividad general se acerca a la teoría de la gravitación universal cuando trabajamos en escalas más pequeñas como la Tierra o el Sistema Solar. El problema de la teoría de la gravitación es la escala a la que funciona.

La relatividad general amplió la explicación de la gravedad a escalas mayores y a campos gravitacionales más intensos. Un ejemplo serían los campos gravitacionales de los agujeros negros, que se explican mediante la relatividad general. Sin embargo, en algunas escalas, la relatividad general también comienza a mostrar discrepancias.

Glitch cósmico

La discrepancia más conocida se produce en la escala atómica, donde la relatividad general no logra encajar con la mecánica cuántica. Sin embargo, en las escalas de mayor tamaño de los cúmulos de galaxias también surgen algunos problemas. Uno de estos problemas llegó a ser conocido entre los astrónomos como el glitch cósmico.

El fallo cósmico ocurre a distancias mayores, alrededor de miles de millones de años luz, donde la gravedad parece debilitarse un poco en las observaciones. Estas observaciones no concuerdan con las predicciones teóricas dadas por la relatividad general. En escalas mayores, la gravedad ya no obedece a la relatividad general.

Cambios en la relatividad general

Un grupo de investigadores canadienses propuso cambiar la constante gravitacional dentro de las ecuaciones de Einstein. Este cambio ayudaría a explicar y resolver el problema cósmico. La idea sería considerar este cambio principalmente para distancias muy grandes que las llaman de superhorizonte.

Los cambios también ocurrirían en el modelo cosmológico denominado Lambda CDM. Este modelo describe la composición del universo desde la materia oscura hasta la energía oscura. El resultado más famoso de este modelo es la expansión del universo por la materia oscura y la teoría del Big Bang.

No sería el primer cambio

La relatividad general ha sufrido cambios en el pasado por lo que no sería la primera vez que esto sucede. El primer cambio lo produjo el propio Einstein cuando descartó de sus ecuaciones una constante llamada constante cosmológica. El cambio se produjo después de que las predicciones de Edwin Hubble mostraran un universo en expansión.

Curiosamente, la constante tuvo que volver a las ecuaciones a finales del siglo pasado, cuando las observaciones del telescopio Hubble mostraron una expansión acelerada. La aceleración tomó por sorpresa a los astrónomos y demostró que una "fuerza" se estaba expandiendo. La constante cosmológica volvió a las ecuaciones para explicar el resultado.

Fuentes y referencia de la noticia:

Wen et al. 2024 A cosmic glitch in gravity Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.