La teoría de Einstein deja fuera de juego a sus detractores (otra vez)

Dos equipos diferentes han puesto a prueba de nuevo la teoria de la Relatividad de Einstein por medio de observaciones mediante el satélite Chandra de los cúmulos de galaxias para estudiar las propiedades de la gravedad en escalas cósmicas.

Chandra

Estos estudios son fundamentales para entender la evolución del universo, tanto en el pasado y el futuro, y para probar la naturaleza de la energía oscura, uno de los mayores misterios de la ciencia.

Esta imagen compuesta del cúmulo Abell 3376  muestra los datos del Chandra X-ray Observatory y el telescopio ROSAT en color oro, una imagen óptica de Digitized Sky Survey en rojo, verde y azul, y una imagen de radio del VLA en azul. La forma de los datos de rayos X es causada por una mezcla, como los flujos de materiales en el cúmulo de galaxias desde el lado derecho. Los arcos de radio gigante en la parte izquierda de la imagen puede ser causada por ondas de choque generadas por dicha mezcla.

El crecimiento de los cúmulos de galaxias como Abell 3376, se ve influenciada por la tasa de expansión del universo (controlada por los efectos competitivos de la materia oscura y energía oscura) y por las propiedades de la gravedad en grandes escalas. Por el contrario, las observaciones de supernovas o la distribución a gran escala de las galaxias, que miden las distancias cósmicas, depende sólo de la tasa de expansión del universo y no son sensibles a las propiedades de la gravedad.



En el primero de los nuevos estudios de la gravedad, una teoría alternativa a la Relatividad General llamada "gravedad f (R)" se puso a prueba. En esta teoría, la aceleración de la expansión del universo no viene de una forma exótica de energía, sino de una modificación de la fuerza gravitatoria. Estimaciones de la masa de los cúmulos de galaxias en el universo local se compararon con las predicciones del modelo de gravedad f (R). Los datos de estudios geométricos, tales como el trabajo de supernovas, también fueron utilizados. Con esta comparación entre la teoría y la observación, no se encontraron pruebas de que la gravedad es diferente de la relatividad general en las escalas más grandes de 130 millones de años luz. Este límite corresponde a una mejora de cien veces el rango de los límites de la fuerza gravitatoria de modificación que se pueden establecer sin necesidad de utilizar los datos del cluster.

En el segundo estudio, se realizó una comparación entre las observaciones de rayos X y la rapidez con que las agrupaciones de galaxias han crecido con las predicciones de la Relatividad General. Una vez más, los datos de los estudios geométricos, tales como las distancias a supernovas y los cúmulos de galaxias se incorporaron. De nuevo las observaciones correspondieron con las predicciones de la teoría de la relatividad, argumentando en contra de cualquier modelo de la gravedad alternativo con un ritmo diferente de crecimiento. En particular, "la gravedad DGP" (llamada así por sus inventores Gia Dvali, Gabadadze Gregorio y Massimo Porrati) predice una tasa más lenta de crecimiento del clúster que la Relatividad General, porque la gravedad se debilita a gran escala, ya que se "fuga" en una dimensión extra. Al igual que la gravedad f (R) , el modelo DGP está diseñado para evitar la necesidad de una forma exótica de energía que causa la aceleración cósmica.

Las observaciones de Chandra de los cúmulos de galaxias se han utilizado previamente para demostrar que la energía oscura ha sofocado el crecimiento de estas estructuras masivas en los últimos 5 millones de años y aportan pruebas independientes de la existencia de energía oscura, ofreciendo una manera diferente de medir las distancias cósmicas.