• Los investigadores Xavier
Hernández y Christine Allen, junto con la alumna doctoral
Alejandra Jiménez, del Instituto de Astronomía de
la UNAM, sostienen que la Ley Clásica de Gravitación
de Newton no es válida en sistemas de bajísima aceleración
• Los resultados de su investigación, difundidos en
la revista European Physical Journal “C” (EPJC),
ponen en duda la existencia de la materia oscura
Los investigadores Xavier Hernández
y Christine Allen, junto con la alumna doctoral Alejandra Jiménez,
del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM, analizaron dos
catálogos de estrellas binarias donde la separación
entre los dos astros es muy grande (por ello se llaman binarias abiertas),
y encontraron que sus velocidades relativas no cumplen con lo pronosticado
por la Ley Clásica de Gravitación de Newton.
Hasta ahora, las inconsistencias entre la
predicción de la ley y los fenómenos observados solamente
habían sido detectados a escalas galácticas y extragalácticas,
en donde se observa, entre otras cosas, que el movimiento de rotación
de las galaxias es correspondiente a una fuerza gravitacional mayor
que la producida por la materia visible.
Por más de 30 años se han pretendido
explicar las inconsistencias mediante la hipótesis de la materia
oscura, que no se observa, pero que generaría suficiente fuerza
gravitacional para mantener unidos sistemas muy masivos como las galaxias.
Hernández se propuso analizar un caso
a escala estelar, en donde la hipótesis de la materia oscura
no tiene entrada: el caso de las estrellas binarias abiertas que giran
en torno al centro de gravedad del par.
Para su investigación, seleccionó
el catálogo SLoWPoKES, hecho con datos del telescopio Sloan,
que contienen más de mil 200 pares de binarias abiertas con
sus velocidades propias, distancias y separaciones angulares. Graficó
sus separaciones contra sus velocidades relativas y encontró
una clara discrepancia con la predicción clásica de
Newton.
Las estrellas seleccionadas están
separadas por distancias mayores a las mil unidades astronómicas
(UA) —el equivalente a la separación entre el Sol y el
cinturón de Kuiper disperso que rodea el Sistema Solar—,
y hasta el millón de UA.
Dos similares en masa al Sol, separadas siete
mil UA o más, ejercen la una hacia la otra una aceleración
pequeñísima, menor a 0.00000000012m/s2.
Esta aceleración (a0=1.2×10-10
m/s2), llamada de Milgrom, es ya característica de los sistemas
“latosos” que no cumplen con la Ley Clásica de
Gravitación. En estos últimos, así como en los
galácticos, las velocidades son mucho menores a la de la luz,
por lo que las predicciones newtonianas son indistinguibles de las
de la relatividad de Einstein.
Hernández no sólo encontró
que el punto en que la predicción clásica y la observación
divergen corresponde a la aceleración de Milgrom, sino que
las estrellas sujetas a baja aceleración mantienen, a partir
de dicho punto, una velocidad orbital constante.
Esto confirma los señalamientos hechos
por las teorías de gravedad modificada, según las cuales
a aceleraciones menores a a0, la fuerza decrece más
lentamente con la distancia de lo predicho clásicamente. Permite
así explicar las observaciones galácticas y cosmológicas
sin necesidad de invocar a la hipotética materia oscura.
El investigador ha publicado ya varios artículos
científicos relacionados con estos temas, entre ellos, la propuesta
clásica de gravitación extendida. Los resultados de
esta nueva investigación se publicaron en la revista arbitrada
European Physical Journal "C", (EPJC).
Verifican validez del catálogo
Christine Allen, decana del Instituto de
Astronomía de la UNAM y experta en estrellas binarias, verificó
la validez del catálogo; mientras que la estudiante doctoral
Alejandra Jiménez estuvo a cargo de los cálculos.
Para descartar un error sistemático
en su análisis, Allen buscó otro catálogo independiente,
el de estrellas realizado por el satélite astrométrico
Hiparcos, que contiene velocidades y paralajes de más de 2.5
millones de estrellas con un error mucho menor al catálogo
SLoWPoKES.
Al analizar estas nuevas binarias, Hernández
encontró el mismo comportamiento: la velocidad orbital entre
cuerpos sujetos a aceleraciones menores a la de Milgrom se mantiene
constante conforme la distancia aumenta.
Implica también que dos de las leyes
de Kepler no son válidas en estos ámbitos: las órbitas
ya no son elípticas y el periodo orbital se vuelve proporcional
al radio de la órbita.
Así como la precesión del perihelio
de Mercurio marcó el límite de validez de la gravitación
de Newton a escalas de velocidad en las que ésta deja de ser
despreciable con respecto a la de la luz, este descubrimiento señala
el límite de validez de la gravitación newtoniana a
escalas de aceleración menores a a0.
El artículo puede consultarse en la
página electrónica http://arxiv.org/abs/1105.1873.
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