Desde hace casi 80 años se sabe que las medidas de la rotación de las galaxias y la densidad energética de los cúmulos de galaxias no concuerdan con lo que se deriva de la masa de las estrellas visibles. Para explicar estas observaciones se postuló la existencia de la llamada materia oscura, que, por ejemplo, formando parte de las galaxias, podría dar cuenta de las curvas de rotación galáctica observadas (es decir, de la velocidad de rotación en función de la distancia al centro de la galaxia). Ahora, un estudio de Michael McCulloch, de la Universidad Plymount del Reino Unido, propone un nuevo modelo para calcular la masa inercial de una galaxia, de manera que se podría explicar el efecto observado en la curva de rotación de las galaxias.
El problema viene de cómo se mide la masa de un objeto. Existen dos tipos de masa: la masa gravitatoria, que se obtiene cuando medimos la fuerza con la que se atraen un objeto de masa desconocida y un objeto de masa conocida; y la masa inercial, que se observa cuando medimos la aceleración sufrida por un objeto de masa desconocida al serle aplicada una fuerza conocida. Einstein postuló, en su principio de equivalencia, que ambas, la masa gravitatoria y la masa inercial, eran siempre iguales. Sin embargo, aunque el principio de equivalencia ha sido corroborado en numerosas ocasiones, muchos científicos creen que una pequeña violación de este principio permitiría explicar el problema de la rotación galáctica.
Uno de estas teorías es la llamada Dinámica Newtoniana Modificada (MoND en sus siglas inglesas, de Modified Newtonian Dynamics). En esta teoría, que posee un parámetro ajustable, la velocidad de las estrellas es constante a grandes distancias del centro galáctico, y no depende de la distancia al centro. Hace unos años McCulloch propuso un modelo parecido a la segunda versión de MoND, en la que proponía modificaciones de la masa inercial de un objeto a pequeñas aceleraciones. Sin embargo, su modelo, que también violaba el principio de equivalencia, no contenía parámetro ajustable alguno.
Curva de rotación de una galaxia; siguiendo la ley de Kepler la velocidad de rotación debe disminuir con la distancia desde el disco visible (curva roja), pero la observación (curva de color blanco) muestra una velocidad casi constante a radios muy grande.
El modelo de McCulloch, denominado Modificación de la Inercia resultado del efecto Casimir en la escala Hubble (MiHsC, de Modification of Inertia resulting from a Hubble-scale Casimir effect), o Inercia Quantizada, propone el cálculo de la masa inercial de un objeto teniendo en cuenta la emisión de fotones que resulta de la aceleración de un objeto en presencia de materia, o radiación Unruh. Por cierto, esta radiación es objeto de disputa aún, no estando clara su existencia.
Su teoría sobrestima las velocidades con respecto a las observadas, aunque sólo ligeramente, con la ventaja sobre MoND de que no necesita de parametro ajustable alguno. McCulloch está intentando determinar una prueba que no sea ambigua. Pero, como dice él mismo, el problema con los datos astronómicos es que a menudo puede haber más de una explicación para una observación, por lo que es muy difícil probar las cosas de manera concluyente.
Ver:
- “Testing Quantised Inertia on Galactic Scales“, M.E. McCulloch, Astrophysics and Space Science. DOI: 10.1007/s10509-012-1197-0 . También en arXiv: arXiv:1207.7007v1 [physics.gen-ph]
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