Einstein sigue en lo correcto

La teoría de la relatividad general es uno de los mayores hitos en la historia de la ciencia, y es fundamental para nuestra comprensión de la evolución y la estructura del universo, sin embargo, y aunque parezca sorprendente, no existen pruebas contundentes de su aplicabilidad en escalas cósmicas.

El mayor problema que enfrenta la astronomía en la actualidad es la discrepancia entre las observaciones, en escalas galácticas o mayores, y las predicciones de la teoría de Einstein; una posible solución al problema, sería la presencia en el universo de materia oscura y energía oscura. Sin embargo, no se ha podido demostrar la existencia de ninguno de estos elementos, y en especial, las posibles propiedades de la energía oscura han sido imposibles de atacar desde la física teórica. Esto llevó a proponer que la gravedad se desvía de lo predicho por la relatividad general cuando consideramos escalas cosmológicas (mayores que galaxias o grupos de galaxias).

La comparación entre los dos tipos de teorías no resulta sencilla, puesto que prácticamente todos los parámetros fundamentales son desconocidos; además, es sabido desde hace tiempo que las observaciones astronómicas en grandes escalas están altamente sesgadas. Para superar estos problemas, un grupo de investigadores usó una ingeniosa combinación de observaciones, que cuando se combinan en una sola cantidad observable (E_G), cancelan entre sí el sesgo inherente a cada una de las observaciones. Pero el punto más importante de E_G, es que los diferentes tipos de teorías predicen valores diferentes para la misma!

La fórmula usada por los científicos

Usando datos de más de 70 mil galaxias, que cubren un espacio miles de millones de veces que el de nuestro sistema solar, el equipo de astrónomos logro estimar el valor de E_G en 0.392 ± 0.065. Este número es sorprendentemente similar al valor predicho por la teoría de la relatividad general (0.408 ± 0.029), lo que indica que la teoría propuesta por Einstein puede aplicarse en la explicación del universo en escalas 10¹¹ veces mayores que las analizadas anteriormente.

Mapa de galaxias del SDSS usado en la investigación

A pesar de este enorme avance, que permite descartar algunas teorías, el error de estimación (0.065), es todavía bastante grande como para diferenciar entre la relatividad general y la familia completa de teorías que modifican la gravedad. En palabras de los autores:

...si este resultado descarta la familia completa de modelos tensor-vector-escalar es todavía una pregunta abierta, pero en cualquier caso, sirve como una demostración concreta de que la medición de E_G, presenta un reto, novedoso y no trivial, a las modificaciones existentes y futuras de la relatividad general.

Referencias

• Reyes et al. "Confirmation of general relativity on large scales from weak lensing and galaxy velocities" (2010). Nature 464, 256-258.
• Tyson. "Gravity tested on cosmic scales" (2010). Nature 464, 172-173.