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Mapa 3D con una vista de largo alcance de la distribución de la materia oscura. La distancia cosmológica aumenta de izquierda a derecha. La materia se vuelve más grumosa cuando pasamos del Universo más temprano (derecha) al más tardío (izquierda). Crédito: NASA / ESA / Richard Massey (Instituto de Tecnología de California)
Desde que los astrónomos pudieron hacer mapas de la velocidad de revolución y de la distribución de la materia en las galaxias han surgido controversias porque en ciertas galaxias, la fuerza gravitacional newtoniana no es suficiente. Recordamos: una galaxia es una colección de estrellas, planetas, cometas, polvo y gases que orbitan alrededor de un centro común. La dinámica del movimiento debe regirse por la ley de gravitación de Newton. Determinar la distribución de la materia en la galaxia es una tarea compleja, pero con diversas herramientas de observación y de estadística es posible obtener mapas muy precisos. ¡Y he aquí que hace décadas ya se sabía que en estas galaxias problemáticas falta materia!
Se plantearon varias hipótesis para resolver el problema: desde que la Ley de la Gravitación de Newton es incorrecta hasta que hay una determinada forma de materia que no podemos observar con nuestros instrumentos: ¡voilà! Materia Oscura. Por varias razones, esta hipótesis fue la más aceptada en la comunidad científica. La materia oscura es diferente de la materia ordinaria que forma nuestro Universo conocido y que llamamos Materia Atómica. Sin embargo, agregar un nuevo tipo de materia aumentó el problema porque hay tanta libertad, que tenemos literalmente decenas de modelos de materia oscura: caliente, fría, bariónica, no bariónica, mezcla, etc., sin poder determinar cuál es la correcta, por ahora.
En este contexto, se publicó un artículo en marzo de 2021, en el que se aplica una teoría diferente de la de atracción gravitacional y que logra explicar de manera convincente las distribuciones de velocidades observadas sin necesidad de materia oscura. ¿Entonces Newton estaba equivocado? No. ¿Y Einstein? Tampoco. De hecho, se trata de un desprendimiento de sus teorías: la Gravitoelectrodinámica.
Expliquemos esta teoría de forma sencilla. Todos los que pasamos por la escuela secundaria reordamos la Ley de Gravitación de Newton, y también la Fuerza Eléctrica mostrada empíricamente por Coulomb. Ambas fórmulas son, desde un punto de vista matemático, idénticas: cambiando masa por carga, y una constante por otra, obtenemos la Ley de Coulomb a partir de la Ley de Newton. Esta idea estuvo en la mente de los físicos desde el siglo XIX, cuando se formuló la primera Teoría Gravitoeléctrica. Pero, en lugar de trabajar con la fuerza, la teoría utiliza las ecuaciones del campo eléctrico.
Maxwell puso fin a la integración del magnetismo con la electricidad a mediados del siglo XIX, desarrollando las ecuaciones que llevan su nombre. Y Einstein desarrolló la Teoría de la Relatividad en 1916. Ya en 1918, apareció la primera formulación Gravitoelectrodinámica, utilizando las ecuaciones de campo electromagnético de Mawell, más la fuerza de Lorentz para obtener campos gravitoeléctricos y gravitomagnéticos, remplazando cargas eléctricas por masas y corrientes eléctricas por fluidos. Como cualquier campo, generan fuerzas que mueven masas. Entonces sus efectos son medibles. ¿Y por qué no se observan? Porque son muy débiles. En 2004 se lanzó el Gravity Probe B, un satélite alrededor de la Tierra para medir una de las predicciones de la teoría que se confirmó según un artículo publicado en 2011.
Volviendo a las curvas de rotación de la galaxia, Gerson Otto Ludwig, investigador del INPE y CNEN (Brasil), muestra que la fuerza gravitoelectromagnética por sí sola puede explicar las anomalías observadas.
Por ahora es solo una teoría por confirmar. Pero, si se confirma, eliminar la Materia Oscura tiene la consecuencia directa de reducir el tamaño de nuestra ignorancia: según la Cosmología actual, el 71,4% de la energía del Universo es Energía Oscura (no relacionada con la materia oscura), el 24% es Materia Oscura y solo el 4,6% es Materia Atómica, aquella que nuestros sentidos son capaces de experimentar. (Recuérdese que la energía es igual a la materia en relatividad general).
Más informaciones: Link al artículo de G.O Ludwig, una revisión de la Teoría Gravitoeletromagnética, artículo en la Wikipedia.