El cosmos es un laboratorio único para probar las leyes de la física, en particular las de Euler y Einstein. Euler describió los movimientos de los objetos celestes, mientras que Einstein describió la forma en que los objetos celestes distorsionan el universo.
Desde el descubrimiento de la materia oscura y la aceleración de la expansión del universo, se ha puesto a prueba la validez de sus ecuaciones: ¿son capaces de explicar estos misteriosos fenómenos? Un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) ha desarrollado el primer método para averiguarlo. Considera una medida nunca antes utilizada: la distorsión del tiempo. Los resultados se publican en Nature Astronomy.
Las teorías de Leonhard Euler (1707–1783) y Albert Einstein (1879–1955) revolucionaron nuestra comprensión del universo. Con la famosa ecuación que lleva su nombre, Euler entregó a los científicos una poderosa herramienta para calcular los movimientos de las galaxias en el universo. Con su teoría de la relatividad general, Einstein demostró que el universo no es un marco estático, puede ser distorsionado por cúmulos de estrellas y galaxias.
Los físicos han probado estas ecuaciones en todo tipo de formas, que hasta ahora han tenido éxito. Sin embargo, dos descubrimientos continúan poniendo a prueba estos modelos: la aceleración de la expansión del universo y la existencia de materia oscura invisible, que se cree que representa el 85% de toda la materia del cosmos. ¿Estos misteriosos fenómenos siguen obedeciendo las ecuaciones de Einstein y Euler? Los investigadores aún no pueden responder a esta pregunta.
El ingrediente que falta
“El problema es que los datos cosmológicos actuales no nos permiten diferenciar entre una teoría que rompe las ecuaciones de Einstein y una que rompe la ecuación de Euler. Esto es lo que demostramos en nuestro estudio. También presentamos un método matemático para resolver este problema. la culminación de 10 años de investigación”, explica Camille Bonvin, profesora asociada del Departamento de Física Teórica de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primera autora del estudio.
Los investigadores no pudieron diferenciar entre la validez de estas dos ecuaciones en el borde mismo del universo porque les faltaba un “ingrediente”: la medición de la distorsión del tiempo. “Hasta entonces, solo sabíamos cómo medir la velocidad de los objetos celestes y la suma de la distorsión del tiempo y el espacio. Hemos desarrollado un método para acceder a esta medición adicional, y es el primero”, dice Camille Bonvin.
Si la distorsión del tiempo no es igual a la suma del tiempo y el espacio, es decir, el resultado producido por la teoría de la relatividad general, esto significa que el modelo de Einstein no funciona. Si la distorsión del tiempo no corresponde a la velocidad de las galaxias calculada con la ecuación de Euler, esto significa que esta última no es válida. “Esto nos permitirá descubrir si existen en el universo nuevas fuerzas o materia, que violan estas dos teorías”, explica Levon Pogosian, profesor del Departamento de Física de la Universidad Simon Fraser, en Canadá, y coautor del estudio.
Verificación de la realidad
Estos resultados supondrán una contribución crucial para varias misiones cuyo objetivo es determinar el origen de la expansión acelerada del universo y la naturaleza de la materia oscura. Estos incluyen el telescopio espacial EUCLID, que será lanzado en julio de 2023 por la Agencia Espacial Europea (ESA), en colaboración con UNIGE, y el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que comenzó su misión de cinco años en 2021 en Arizona. . También está el proyecto internacional de radiotelescopio gigante SKA (Square Kilometer Array) en Sudáfrica y Australia, que comenzará las observaciones en 2028/29.
“Nuestro método se integrará en estas diferentes misiones. Este ya es el caso de DESI, de quien nos hemos convertido en colaboradores externos gracias a esta investigación”, dice Camille Bonvin. El equipo de investigación ha probado con éxito su modelo en catálogos sintéticos de galaxias. La siguiente etapa consistirá en probarlo utilizando los primeros datos proporcionados por DESI, así como identificar los obstáculos y minimizar las características sistemáticas que podrían dificultar su aplicación.
Con información de Nature
 y Albert Einstein (1879–1955) revolucionaron nuestra comprensión del universo.){kind=link}