Las nuevas observaciones en estrellas binarias no ponen en duda la materia oscura

La materia oscura galáctica influye en el movimiento mutuo de las estrellas binarias que están muy alejadas entre sí; si no tenemos en cuenta la materia oscura, resultará que estas estrellas binarias violarán la tercera ley de Kepler (para estrellas binarias separadas entre 0,005 y 10 pársecs la teoría de Newton es una aproximación exquisita a la teoría general de la relatividad de Einstein). El teorema virial nos indica que si la materia oscura está distribuida de forma homogénea e isótropa en nuestra galaxia (al menos en una región alrededor del Sol con un radio menor de 400 pársecs), las velocidades relativas entre las dos estrellas binarias tendrá un límite máximo independiente de su distancia mutua; si no existiera la materia oscura, el límite máximo para la velocidad relativa crecerá conforme las estrellas estén más próximas. Un reciente artículo de tres investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México muestra exactamente esto para las estrellas binarias bien separadas de los catálogos estelares SLoWPoKES (Sloan Low-mass Wide Pairs of Kinematically Equivalent Systems) e Hipparcos(Saya-Olling 2011). Para un astrofísico experto el artículo no presenta ningún tipo de sorpresa, el resultado es el que se espera si existe la materia oscura, sin embargo, los autores del artículo ofrecen una explicación alternativa, los datos también se pueden explicar sin utilizar la materia oscura, gracias al uso de una teoría de gravedad modificada. La noticia ha llegado a portada en Menéame, “Nuevas observaciones en estrellas binarias ponen en duda la materia oscura y confirman teoría de gravedad modificada,” y varios lectores de este blog me han pedido una entrada al respecto. El artículo técnico es X. Hernandez, M. A. Jimenez, C. Allen, “Wide binaries as a critical test of Classical Gravity,” Accepted for publication in EPJC, ArXiv:1105.1873.

La mayor parte de las teorías de gravedad modificada (MOND, TeVeS, teorías f(R), teorías conformes de la gravedad, etc.) tienen como consecuencia común que la gravedad de Newton (y la de Einstein) fallan para aceleraciones muy pequeñas, por debajo de un valor crítico a0; el valor de consenso para esta aceleración crítica, obtenido a partir de medidas del movimiento de las estrellas más externas de nuestra galaxia, es de unos 1,2 × 10−10 m/s². Las estrellas que se mueven con aceleraciones menores que este valor muestran velocidades de equilibrio independientes de la distancia al centro galáctico; para los que no sean expertos en estas lides hay que recordar que si la materia oscura del halo galáctico permite obtener el mismo resultado (las curvas de rotación galáctica muestran que el valor de la velocidad estelar se aplana conforme nos alejamos del centro galáctico). Sin embargo, hay un hecho que mucha gente olvida cuando habla de las teorías de gravedad modificada. Las curvas de rotación galáctica también muestra que si nos alejamos aún más, la velocidad estelar empieza a decrecer, hecho difícil de explicar usando una teoría de gravedad modificada.

El trabajo de Hernández, Jiménez y Allen considera estrellas binarias en nuestro entorno cercano cuya aceleración mutua es menor que la aceleración crítica, es decir, si tuvieran una masa solar deberían estar separadas más de 7000 unidades astronómicas, unos 0,034 pársecs. Han considerado las estrellas binarias muy alejadas entre sí de los catálogos del satélite Hipparcos (filtrado por un análisis bayesiano realizado por Shaya y Olling) y el catálogo SLoWPoKES del SDSS. Han seleccionado, respectivamente, 280 y 417 sistemas binarios de ambos catálogos exigiendo que superen ciertos criterios “razonables” para que sean representativos de los sistemas binarios cuyo movimiento está influido por la materia oscura (ellos dicen que por la aceleración crítica de una gravedad modificada). Sus resultados son interesantes, aunque me gustaría ver la comparación de sus resultados con los obtenidos asumiendo que hay que materia oscura, lo que permitiría comprobar si la hipótesis de la aceleración crítica se ajusta mejor a los datos que la hipótesis de la materia oscura. Por lo poco que yo sé de estos asuntos (con mis parcos conocimientos de curvas de rotación galácticas), creo que ambas hipótesis tendrán una confianza estadística similar. Por tanto, no podemos afirmar que este artículo refuta la idea de la materia oscura galáctica, ni que ratifica las teorías de gravedad modificada tipo MOND. En mi modesta opinión, por ahora, todo queda en empate.

5 pensamientos en “Las nuevas observaciones en estrellas binarias no ponen en duda la materia oscura

  1. A lo que hay que añadir que dejaría sin explicar otras consecuencias de la materia oscura: los efectos de lente gravitatoria en cúmulos de galaxias y los mapas de microlentes en el clúster de la bala, por ejemplo.

  2. Entonces lo interesante del asunto estriba en saber por qué los investigadores han decidido enfocar el tema apostando por la gravedad modificada, cuando el consenso obviamente es la materia oscura y lo más cómodo hubiera sido contrastar ambas hipótesis (y menos pringoso para ellos). Imagino la respuesta…

  3. Antes que nada Francis, gracias por escribir una entrada sobre el tema solicitado. Si me permites igual una observación: en resumen el equipo de la UNAM puso sobre tablas a cientos de datos catalogados de estrellas binarias distantes a contrastar con el modelo del cuadrado inverso. Si resulta en llamada de atención que, y mas allá de cualquier crítica o especulación teórica, los datos utilizados en el estudio y la ley no se corresponden. Salu2

  4. Perdón si parece de ignorante mi pregunta, pero vengo siguiendo el tema de la materia oscura y hay varias cosas que no cierran…
    Si la materia oscura esta en una relacion 5 a 1 con la materia “visible” por qué es que, por ejemplo la Tierra gira alrededor de un conglomerado de materia también visible (el sol) cuando probabilisticamente sería mas seguro que una masa de materia oscura la atrayese más.
    Acaso se han encontrado conglomerados de materia oscura? Por que la visible puede aglutinarse ¿?
    Saludos

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