Una galaxia enana. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard NASA/Jenny Hottle
Isaac Newton formuló su teoría de la gravedad actuando a distancia: un planeta siente instantáneamente la influencia de otro cuerpo celeste, independientemente de la distancia entre ellos. Esta característica motivó a Albert Einstein a desarrollar su famosa teoría general de la relatividad, en la que la gravedad se convierte en una distorsión local del espacio-tiempo. El principio de localidad establece que un objeto se ve directamente afectado solo por el entorno que lo rodea: los objetos distantes no pueden comunicarse instantáneamente; lo que importa es lo que está aquí y ahora.
Sin embargo, en el siglo pasado, con el nacimiento y desarrollo de la mecánica cuántica, los físicos descubrieron que los fenómenos no locales no solo existen, sino que son fundamentales para comprender la naturaleza de la realidad. Un nuevo estudio de SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati – publicado recientemente en Revista de astrofísicasugiere que la materia oscura, uno de los componentes más misteriosos del universo, interactúa con la gravedad de forma no local. Según los autores, el Dr. hab. los estudiantes Francesco Benetti y Giovanni Gandolfi, junto con su supervisor Andrea Lapi, el descubrimiento podría proporcionar nuevos conocimientos sobre la naturaleza aún poco clara de la materia oscura.
La materia oscura es un componente fundamental de la naturaleza: es responsable de la formación de las estructuras que vemos hoy en el universo y rodea la materia brillante en las galaxias, contribuyendo al movimiento de las estrellas que vemos en el cielo. Sin embargo, la naturaleza de la materia oscura, y especialmente su interacción con la gravedad en las galaxias más pequeñas, sigue siendo un misterio.
“En las últimas décadas, la comunidad científica ha realizado enormes esfuerzos para comprender estos enigmáticos fenómenos, pero quedan muchas preguntas sin respuesta. Para estudiar la naturaleza de la materia oscura y cómo interactúa con la gravedad, puede ser necesario un nuevo enfoque, explican los autores del artículo. prueba. Una nueva investigación de SISSA ha explorado a fondo este intrigante camino.
El estudio propone un nuevo modelo para la interacción no local entre la materia oscura y la gravedad de una galaxia. “Es como si toda la materia del universo le estuviera diciendo a la materia oscura de la galaxia cómo moverse”, afirman los autores.
Para modelar esta no localidad, se utilizó el cálculo fraccionario, una herramienta matemática desarrollada por primera vez en el siglo XVII y recientemente encontrada en aplicaciones en varios campos de la física. El poder de este cálculo nunca antes había sido probado en astrofísica.
“Nos preguntamos si el cálculo fraccionario podría ser la clave para comprender la naturaleza misteriosa de la materia oscura y su interacción con la gravedad y, sorprendentemente, los resultados de los experimentos en miles de galaxias de diferentes tipos mostraron que el nuevo modelo describe con mayor precisión el movimiento de las estrellas. en comparación con la teoría estándar de la gravedad” – explican los autores.
Esta no localidad parece emerger como el comportamiento colectivo de las partículas de materia oscura en un sistema cerrado, lo que demuestra ser especialmente importante para las galaxias de pequeño tamaño. Una comprensión profunda de este fenómeno puede ayudarnos a comprender qué es realmente la materia oscura.
Sin embargo, quedan muchas preguntas sin respuesta, enfatizan los autores. “¿Cómo surge exactamente la no localidad? ¿Cuáles son sus implicaciones en estructuras más grandes, como los cúmulos de galaxias, o en el fenómeno de lente gravitacional que nos permite observar objetos celestes distantes?
Además, será necesario reconsiderar el modelo estándar de cosmología con este nuevo mecanismo. Los autores concluyen: “Se llevarán a cabo más investigaciones para explorar todas estas implicaciones y más. No nos sorprendería descubrir que otras cuestiones no resueltas sobre el universo pueden ser resueltas por la nueva no localidad propuesta”.
Los avances en la comprensión de la naturaleza de la materia oscura representan un paso significativo hacia una mejor comprensión de nuestro universo. Las investigaciones realizadas continúan brindando nuevas perspectivas y acercándonos a una comprensión integral de los fenómenos que nos rodean.
Brindado por la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA)