¿Funciona la gravedad de forma diferente a escala del universo?
Los cosmólogos saben desde la década de los años treinta del siglo pasado que nuestro universo se expande, un fenómeno que encaja con la teoría de la relatividad general de Einstein. Sin embargo, en 1998 se descubrió que esta expansión se está acelerando. No entendemos muy bien por qué ocurre esto. No obstante, los científicos han identificado varias posibilidades. Una de ellas podría ser la existencia en el universo de energía oscura, que posee propiedades que aún no hemos podido explicar. Otra es que no entendemos del todo cómo funciona la gravedad a distancias muy grandes, más allá de la escala de las galaxias: quizá la teoría de la relatividad general de Einstein no se sostiene a esta escala. «Una cuestión clave para los cosmólogos es saber qué enfoque es el correcto», afirma la coordinadora del proyecto LSSgrav, Camille Bonvin, de la Universidad de Ginebra(se abrirá en una nueva ventana) (Suiza). «Mi objetivo en el proyecto LSSgrav era desarrollar nuevas formas de probar las reglas de la gravedad a distancias muy grandes».
Estructura a gran escala del universo
Para lograr sus objetivos, Bonvin, que contó con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), se fijó en la estructura a gran escala del universo. Uno de los principales objetivos era ver cómo se distribuyen las galaxias, que la gravedad atrae hacia cúmulos y estructuras cósmicas. Un elemento clave es que no vemos las galaxias exactamente como son. La luz que vemos está distorsionada por muchos factores, por ejemplo si la galaxia se encuentra dentro de un cúmulo denso. «Mientras que los cosmólogos han tendido a ver esta distorsión como una contaminación de las mediciones, mi enfoque fue ver esta distorsión no como ruido, sino como una señal», señala Bonvin. «Porque si podemos inferir la distorsión del espacio y el tiempo a partir de la distribución de las galaxias, podemos usar esto para probar las leyes de la gravedad».
Cartografía de la materia oscura en el universo
Bonvin se propuso desarrollar formas de medir estas distorsiones, una tarea nada fácil. Se desarrollaron nuevos métodos de observación para aislar y potenciar estos efectos. «Cuando hacemos pruebas de este tipo, siempre tenemos que tener cuidado», explica Bonvin. «Sabemos que nos falta algo —la materia oscura que sabemos que existe en el universo— y es difícil hacer una distinción al respecto. Si hay alguna anomalía, ¿se debe a que la teoría de la relatividad general es errónea o a que la materia oscura se comporta de forma inusual?». Aplicando su nueva técnica de observación a datos sintéticos que imitan lo que medirá la nueva generación de sondeos, Bonvin pudo demostrar que era posible distinguir entre gravedad y materia oscura. «Demostramos que podemos probar la teoría de la gravedad comparando la distorsión del tiempo con la distorsión del espacio, para ver si son iguales o no», afirma. «La teoría nos dice que estas distorsiones deberían ser las mismas. Si no lo son, significa que la teoría de la relatividad general de Einstein no es correcta a distancias cosmológicas».
Distorsión del tiempo y el espacio
Los resultados positivos de este nuevo enfoque abren nuevas vías de pensamiento. «Siempre tenemos que tener cuidado con las hipótesis que formulamos», añade Bonvin. «Debemos aceptar que hay muchas incógnitas. Este enfoque observable consiste en aportar la información necesaria para hacer distinciones». Bonvin se propone profundizar en esta línea de investigación, aplicando su enfoque a la nueva generación de datos que se están recopilando actualmente, para realizar pruebas y ayudar a diferenciar entre gravedad, energía oscura y materia oscura. Esto podría ayudar a responder a una serie de preguntas cosmológicas, entre ellas por qué se está acelerando la expansión de nuestro universo.