La Materia y Energía Oscuras son un espejismo, una ilusión cósmica, según una nueva teoría.

 

La Materia y Energía Oscuras son un espejismo, una ilusión cósmica, según una nueva teoría.

Durante más de tres décadas el consenso científico sobre la composición del Universo se ha asentado sobre una base a la vez elegante y desconcertante: que aproximadamente el 95% de todo lo que existe está formado por componentes invisibles y desconocidos. La materia oscura, una sustancia que no emite luz pero cuya gravedad mantiene unidas a las galaxias, y la energía oscura, una fuerza repulsiva que acelera la expansión cósmica, se convirtieron en los pilares del modelo cosmológico estándar.
Sin embargo, una nueva investigación dirigida desde la Universidad de Ottawa amenaza con derrumbar este edificio teórico al proponer una explicación radicalmente distinta, una que no requiere de ninguna sustancia exótica sino que atribuye estos fenómenos a un proceso inherente y decadente: el debilitamiento paulatino de las fuerzas fundamentales de la naturaleza a medida que el universo envejece.
El estudio, encabezado por Rajendra Gupta, Profesor Adjunto en el Departamento de Física de la Universidad de Ottawa, postula que lo que los astrónomos han interpretado como la influencia de la materia y la energía oscuras podría ser en realidad el efecto colectivo de las fuerzas de la naturaleza perdiendo potencia de forma constante durante la expansión del cosmos. La gravedad, y presumiblemente otras interacciones fundamentales, no serían constantes inmutables como se suele asumir, sino magnitudes variables que dependen del paso del tiempo y de la región del espacio.
Las fuerzas del Universo en realidad se debilitan en promedio a medida que se expande, explica el profesor Gupta. Este debilitamiento crea la ilusión de que existe un empuje misterioso que hace que el Universo se expanda más rápido, un empuje que ha sido identificado como energía oscura. Sin embargo, a escala galáctica y de cúmulos de galaxias, la variación de estas fuerzas en su espacio gravitacionalmente ligado resulta en una gravedad adicional que se atribuye a la materia oscura. Pero esas cosas podrían ser solo ilusiones, fenómenos emergentes que surgen de la evolución de las constantes que definen la fuerza de las interacciones.
La potencia de la propuesta de Gupta reside en su capacidad para unificar bajo un mismo marco matemático dos conjuntos de observaciones que el modelo estándar se ve forzado a explicar con aproximaciones distintas. Por un lado, está el comportamiento del Universo a gran escala, en distancias superiores a los seiscientos millones de años luz, donde se asume que el cosmos es homogéneo e isótropo. Por otro, está la física a escala astrofísica, en el dominio de las galaxias individuales y sus vecindarios, donde la distribución de la materia es irregular y grumosa.
En el modelo estándar, los dos escenarios requieren diferentes ecuaciones para explicar las observaciones utilizando materia oscura y energía oscura. El nuestro es el único que los explica con la misma ecuación, y sin necesidad de materia oscura ni energía oscura, afirma Gupta con contundencia. Lo que es realmente emocionante es que este nuevo enfoque nos permite explicar lo que vemos en el cielo: la rotación de las galaxias, la agrupación de galaxias e incluso la forma en que la luz se curva alrededor de objetos masivos, sin tener que imaginar que hay algo escondido allí afuera. Todo es solo el resultado de que las constantes de la naturaleza varían a medida que el Universo envejece y se vuelve grumoso.
La mecánica de un nuevo paradigma
El año pasado, el profesor Gupta ya desafiaba la existencia de la materia oscura en un estudio centrado en la escala cosmológica. En este último trabajo, de carácter astrofísico, su objetivo se ha dirigido hacia los modelos teóricos actuales que explican las curvas de rotación de las galaxias. Estas curvas, que representan la velocidad orbital de las estrellas en función de su distancia al centro galáctico, presentan una anomalía persistente: las estrellas en las regiones exteriores se mueven a velocidades mucho mayores de las que deberían si solo existiera la gravedad de la materia visible, lo que se ha considerado la prueba más sólida de la presencia de un halo de materia oscura.
En el nuevo modelo de Gupta, un parámetro a menudo denotado como α emerge al permitir que las constantes de acoplamiento de las fuerzas evolucionen. En la práctica, α se comporta como un “componente” adicional en las ecuaciones gravitacionales que produce efectos indistinguibles de los que los astrónomos atribuyen a la materia y la energía oscuras. La clave de su comportamiento está en la escala. A nivel cosmológico, α se trata como una constante cuyo valor se ajusta para concordar con los datos de supernovas distantes. Pero a nivel local, dentro de una galaxia, la distribución de la materia estándar —agujeros negros, estrellas, planetas, gas— varía drásticamente, y esta variación provoca que α también lo haga, generando un efecto gravitatorio extra que depende de la ubicación.
La teoría predice de manera específica que en las regiones donde hay una alta densidad de materia estándar, el efecto de gravedad adicional es menor, mientras que en las regiones donde la densidad de materia detectable es baja, el efecto es mayor. En esencia, en lugar de añadir halos de materia oscura alrededor de las galaxias, la atracción gravitatoria extra procede de la influencia de α en el nuevo modelo. Este mecanismo reproduce con precisión las curvas de rotación planas observadas, explicando por qué las estrellas en los confines de una galaxia no reducen su velocidad como se anticiparía.
Las implicaciones de esta idea se extienden más allá de la explicación de fenómenos locales y alcanzan algunos de los mayores enigmas de la cosmología moderna. Durante años, los astrónomos han luchado por comprender cómo las galaxias en el Universo primitivo pudieron formarse con tanta rapidez y alcanzar tamaños y masas tan colosales en un período de tiempo aparentemente insuficiente.
El modelo de Gupta ofrece una solución elegante a este problema al alterar la propia línea de tiempo del cosmos. Con nuestro modelo, no es necesario asumir ninguna partícula exótica ni romper las reglas de la física. La línea de tiempo del Universo simplemente se extiende, casi duplicando su edad y haciendo espacio para todo lo que observamos, señala el físico. Efectivamente, al estirar la cronología para la formación de estrellas y galaxias, el modelo proporciona un marco temporal mucho más amplio y relajado que hace posible la aparición temprana de estructuras grandes y complejas como las galaxias masivas y los agujeros negros supermasivos.
De confirmarse, esta teoría podría reconfigurar por completo la dirección de la investigación en física fundamental y cosmología. Sugiere, de manera crucial, que la búsqueda de partículas de materia oscura, una empresa en la que la comunidad científica ha invertido décadas de esfuerzo y miles de millones de dólares en experimentos como el Large Hadron Collider o detectores criogénicos en minas subterráneas, podría no ser necesaria. Incluso en el hipotético caso de que estas partículas exóticas fueran encontradas experimentalmente, el modelo estándar requeriría que constituyeran aproximadamente seis veces la masa de la materia estándar, una proporción que el nuevo enfoque vuelve redundante.
A veces, la explicación más simple es la mejor, concluye el profesor Gupta. Quizás los mayores secretos del Universo sean solo trucos jugados por las constantes de la naturaleza en evolución. Su trabajo, que reconcilia observaciones a escalas radicalmente diferentes bajo un principio físico unificador, invita a la comunidad científica a reconsiderar si los componentes más misteriosos del cosmos están realmente ahí afuera, o si, por el contrario, hemos estado proyectando nuestras sombras en el tejido mismo del espacio-tiempo para llenar el vacío de una comprensión incompleta.

FUENTES
University of Ottawa Gupta, Rajendra P. 2025. Testing CCC+TL Cosmology with Galaxy Rotation Curves. Galaxies 13, no. 5: 108. doi.org/10.3390/galaxies13050108.
Guillermo Carvajal-La brújula verde.
En nuestro gráfico: Este gráfico ofrece una visión de la historia del Universo, tal y como lo entendemos actualmente. El cosmos comenzó a expandirse con el Big Bang, pero unos 10.000 millones de años después empezó extrañamente a acelerarse gracias a un fenómeno teórico denominado energía oscura. Crédito: NASA.