La “gravedad emergente“, como se llama la nueva teoría, predice el mismo comportamiento que normalmente se explica aceptando la existencia de materia oscura.

El profesor Erik Verlinde, experto en teoría de cuerdas de la Universidad de Ámsterdam y del Instituto de Física Teórica Delta, ha publicado un nuevo trabajo de investigación en el que amplía una visión sobre la naturaleza de la gravedad.

La necesidad de materia oscura

Después de muchas investigaciones, es un hecho aceptado por la comunidad científica que las regiones exteriores de las galaxias giran mucho más rápido alrededor del centro de lo que debería.

La existencia de la materia ordinaria como estrellas, planetas y gases interestelares no explica este rápido movimiento. Por lo tanto, lo que es algo más que produce una gran fuerza gravitacional.

Para resolver este problema, los físicos propusieron la existencia de la materia oscura. Junto a la energía oscura, parece dominar nuestro universo, comprendiendo más del 80%.

radiografia del universo
A través de la radiación de microondas, los cosmólogos determinaron que el universo se distribuye en un 5% de materia ordinaria, 27% de materia oscura y 68% de energía oscura

Hasta ahora, las supuestas partículas de materia oscura nunca han sido observadas, a pesar de muchos esfuerzos para detectarlas.

La gravedad y la dinámica de Newton modificada

Según Erik Verlinde, no hay necesidad de añadir una misteriosa partícula de materia oscura a la teoría.

Verlinde propone que la gravedad no es una fuerza fundamental de la naturaleza, sino un fenómeno emergente: De la misma manera que la temperatura surge del movimiento de partículas microscópicas, la gravedad emerge de los cambios de bits fundamentales de información, almacenados en la estructura del espaciotiempo.

Tenemos pruebas de que esta nueva visión de la gravedad está de acuerdo con las observaciones. A gran escala, parece que la gravedad no se comporta como predice la teoría de Einstein.

Erik Verlinde, Universidad de Ámsterdam

Para los físicos, la teoría de Verlinde presenta características similares a las teorías modificadas de la gravedad, conocidas como la Dinámica Modifcada de Newton, o MOND por sus siglas en inglés.

Sin embargo, la diferencia entre la dinámica modificada y la teoría de Verline es que la primera de ellas es ajustada de tal forma que coincida con las observaciones. La segunda teoría comienza desde los primeros principios. “Un punto de partida totalmente diferente”, según Verlinde

Adaptando el principio holográfico

Uno de los ingredientes de la teoría de Verlinde es una adaptación del principio holográfico, introducida por su tutor Gerard ‘t Hooft, Premio Nobel 1999, y Leonard Susskind de la Universidad de Stanford.

Según el principio holográfico, toda la información de todo el universo puede ser descrita en una esfera imaginaria gigante a su alrededor.

El principio establece que la descripción de un espacio que ocupa un volumen debe ser considerada como una codificación en el límite de la región

Verlinde ahora muestra que esta idea no es del todo correcta: parte de la información en nuestro universo está contenida en el espacio mismo.

Esta idea provee un componente necesario para describir otro aspecto del universo: La energía oscura, que se cree que es responsable de la expansión acelerada.

Investigando los efectos de esta información adicional sobre la materia ordinaria, Verlinde llega a una conclusión sorprendente:

El resultado de la información adicional en la mayor parte del espacio es una fuerza que concuerda con la atribuida a la materia oscura.

En otras palabras, la teoría de la Verlinde predice las velocidades con las que las estrellas giran alrededor del centro de la Vía Láctea, así como el movimiento de las estrellas dentro de otras galaxias.

La necesidad de una nueva teoría de la gravedad

La gravedad necesita urgentemente nuevos enfoques como el de Verlinde, ya que no combina bien con la física cuántica: Ambas teorías, grandes avances de la física del siglo XX, no pueden ser ciertas al mismo tiempo.

Los problemas surgen en condiciones extremas: cerca de los agujeros negros o durante el Big Bang. Verlinde dice: “Muchos físicos teóricos como yo están trabajando en una revisión de la teoría, y se han hecho algunos avances importantes. Podríamos estar al borde de una nueva revolución científica que cambiará radicalmente nuestros puntos de vista sobre la naturaleza misma del espacio, el tiempo y la gravedad”.

Con información de: Phys.org y Delta Institute for Theoretical Physics

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