Cómo la dualidad podría resolver el dilema de la materia oscura

El debate sobre la naturaleza ondulatoria o partícula de la luz consumió a los físicos durante 300 años después de que Isaac Newton defendiera las partículas y Christian Huygens respaldara la idea de las ondas. La resolución, que la luz puede considerarse tanto una onda como una partícula, habría asombrado a estos gigantes de la física, como de hecho nos sorprende a nosotros.

Sin embargo, lo que no debería sorprendernos es que otros argumentos aparentemente intratables podrían resolverse de manera similar.

Pero exactamente esto puede estar reservado para el enigma de la materia oscura que ha desconcertado a los astrofísicos durante casi 80 años, según Chiu Man Ho de la Universidad de Vanderbilt en Nashville y un par de amigos,

El problema es que las galaxias giran tan rápido que la materia que contienen debería volar al espacio. De manera similar, los cúmulos de galaxias no parecen contener suficiente masa para unirlos y, por lo tanto, deberían separarse. Dado que esto evidentemente no sucede, alguna fuerza debe mantener a estas masas en su lugar.

Los astrofísicos han presentado dos explicaciones. La primera es que estas galaxias están llenas de masa invisible y esta llamada materia oscura proporciona el tirón gravitacional adicional. La segunda es que la gravedad es más fuerte en estas escalas intergalácticas y también lo hace el trabajo por sí mismo, una idea llamada dinámica newtoniana modificada o MOND.

No hay amor perdido entre los defensores de la materia oscura y sus homólogos de MONDian: ambos dicen que el otro está equivocado y recorren el universo en busca de pruebas para condenar a sus oponentes. Ninguna de las partes ha aplastado de manera convincente el argumento de la otra hasta ahora, pero todos los interesados ​​parecen estar de acuerdo en que cuando una triunfa, la otra será aplastada.

Sin embargo, quizás haya otra posibilidad: que ambos tengan razón.

Lo que hace esto posible es un nuevo enfoque de la gravedad en el que es un fenómeno emergente relacionado con la entropía. Vimos esto hace unos meses aquí.

La idea básica es que partes del universo tienen diferentes niveles de entropía y esto crea una fuerza que redistribuye la materia de una manera que maximiza la entropía. Esta fuerza es lo que llamamos gravedad.

Hasta ahora, este enfoque ha asumido un universo simple. Pero los cosmólogos saben que nuestro Universo no solo se está expandiendo sino que se está alejando de nosotros. Lo que Chui y compañía. Lo que hemos hecho es derivar la gravedad como una fuerza emergente utilizando el mismo enfoque entrópico, pero esta vez en un universo que se está acelerando.

El resultado es una forma de gravedad en la que los parámetros de aceleración y masa comparten un extraño tipo de dualidad: o se puede pensar que el término de aceleración está tan modificado como en MOND; o el término de masa puede pensarse como modificado, como en la teoría de la materia oscura.

En efecto, Chui y compañía dicen que la materia oscura y MOND son dos caras de la misma moneda.

Curiosamente, el efecto de cada tipo de modificación parece depender de la escala. En esta teoría, la interpretación de MONDian funciona a escala galáctica, mientras que la interpretación de materia oscura funciona mejor a escala de cúmulos galácticos.

De hecho, así es como se manifiesta también la evidencia observacional. MOND parece explicar mejor el comportamiento real de las galaxias, mientras que el enfoque de la materia oscura explica mejor la estructura de los cúmulos de galaxias.

¿Será que ambos son manifestaciones de lo mismo? Solo los valientes o los tontos lo descartarían. Y han sucedido cosas más extrañas en física, como seguramente atestiguarían Newton y Huygens.

Ref: arxiv.org/abs/1005.3537 : Materia oscura MONDian

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