El problema de la gravedad
La capacidad de observar, medir y modelar fenómenos cosmológicos a gran escala ha mejorado significativamente durante las últimas décadas, proporcionando una gran cantidad de datos nuevos. Los análisis señalan discrepancias importantes en las actuales teorías de partículas fundamentales y de la fuerza de la gravedad. Varias hipótesis han intentado explicar la energía y la materia que faltan, un fenómeno denominado también discrepancia masa-energía. Los investigadores del proyecto «Cosmological tests of gravity» (COSMOGRAV), financiado con fondos europeos, han desarrollado un marco analítico para probar las hipótesis asociadas a esta importante cuestión pendiente de la cosmología. Se ha postulado que la materia oscura fría es un componente de la materia no detectado que es invisible a los fotones. Esta simple modificación de la teoría general de la relatividad de Einstein explica mucho, pero predice más estructura de la existente. También indica que la expansión del Universo se está desacelerando, a pesar de que en realidad se sabe que se está acelerando. Para abordar este problema, los científicos han propuesto la existencia de energía oscura también, aunque su naturaleza sigue siendo un misterio. Ni la materia oscura fría ni la energía oscura se han detectado jamás directamente, pero ambas se basan en la teoría de Einstein. COSMOGRAV se propuso investigar si era necesaria una nueva teoría de la gravedad o una nueva teoría de la materia. Una nueva teoría de la gravedad podría resolver ambos problemas con la misma solución. Para estudiar teorías alternativas de la gravedad, los científicos desarrollaron desviaciones paramétricas de la relatividad general a escala cósmica. Este marco se ha utilizado con éxito para describir una gama muy amplia de teorías de la gravedad. Los investigadores también desarrollaron técnicas para medir las desviaciones de la relatividad general y para evaluar la energía oscura mediante observaciones cosmológicas. Los análisis dieron lugar a importantes limitaciones en las teorías de la gravedad basadas en campos escalares en lugar de en campos vectoriales. Por último, los científicos estudiaron la posibilidad de que la materia oscura y la energía oscura estén acopladas, proporcionando información sobre nuevas maneras de que se produzca este acoplamiento. El marco desarrollado por COSMOGRAV abre el camino a nuevas investigaciones sobre las interacciones entre la materia oscura, la energía oscura y la gravedad, muchas de las cuales ya han comenzado. Los resultados tendrán implicaciones de largo alcance relativas a la formación, la naturaleza y el posible destino final del Universo.
