- Analizando sistemas de estrellas binarias, los universitarios muestran que la Ley Universal de Newton no es válida en sistemas de bajísima aceleración.
- Se trata de un caso de baja masa y baja aceleración en el que la hipótesis de materia oscura no aplica.
- Los resultados ponen seriamente en duda la existencia de la hipotética materia oscura.
Hasta ahora, las inconsistencias entre los pronósticos de la Ley clásica de gravitación y los fenómenos observados solamente habían sido observadas a escalas galácticas y extragalácticas, en donde se observa, entre otras cosas, que el movimiento de rotación de las galaxias es correspondiente a una fuerza gravitacional mayor que la que produce la materia visible.
Por más de 30 años se ha pretendido explicar dichas inconsistencias mediante la hipótesis de la materia oscura, materia que no se observa pero que generaría suficiente fuerza gravitacional para mantener unidos sistemas muy masivos como las galaxias.
El Dr. Hernández Doring se propuso analizar un caso a escala estelar, en donde la hipótesis de la materia oscura no tiene entrada: el caso de las estrellas binarias abiertas que giran en torno al centro de gravedad del par. Seleccionó primeramente el catálogo SLoWPoKES, hecho con datos del telescopio Sloan que contiene poco más de 1,200 pares de binarias abiertas con sus velocidades propias, distancias y separaciones angulares, y graficó sus separaciones contra sus velocidades relativas encontrando una clara discrepancia con la predicción clásica.
Las estrellas binarias abiertas seleccionadas están separadas por distancias mayores a las 1,000 unidades astronómicas (UA) —el equivalente a la separación entre el Sol y el cinturón de Kuiper disperso que rodea el Sistema Solar—, y hasta el millón de UA. Dos estrellas similares en masa al Sol, separadas 7000 UA o más, ejercen la una hacia la otra una aceleración pequeñísima, menor a 0.00000000012m/s2. Esta aceleración (a0=1.2×10−10 m/s2), llamada de Milgrom, es ya característica de los sistemas “latosos” que no cumplen con la Ley clásica de gravitación. En estos sistemas, así como en los galácticos, las velocidades son mucho menores a la de la luz, por lo que las predicciones newtonianas son indistinguibles de las de la relatividad de Einstein.
Hernández no sólo encontró que el punto en que la predicción clásica y la observación divergente corresponde a la aceleración de Milgrom, sino que las estrellas sujetas a baja aceleración mantienen, a partir de dicho punto, una velocidad orbital constante. Esto confirma las predicciones hechas por las teorías de gravedad modificada, según las cuales a aceleraciones menores a a0la fuerza decrece más lentamente de lo predicho clásicamente, permitiendo así explicar las observaciones galácticas y cosmológicas sin necesidad de invocar a la misteriosa materia oscura.
La Doctora Christine Allen, decana del Instituto de Astronomía y experta en estrellas binarias verificó la validez del catálogo, mientras que la estudiante de doctorado, Alejandra Jiménez estuvo a cargo de los cálculos.
Con el fin de descartar un error sistemático en su análisis, Allen buscó otro catálogo independiente, el catálogo de estrellas realizado por el satélite astrométrico Hiparcos que contiene velocidades y paralajes de más de 2.5 millones de estrellas con un error mucho menor al catálogo SLoWPoKES. Al analizar estas nuevas binarias, Hernández encontró el mismo comportamiento: la velocidad orbital entre cuerpos sujetos a aceleraciones menores a la de Milgrom se mantiene constante conforme la distancia aumenta. Esto implica también que dos de las leyes de Kepler no son válidas en estos ámbitos: las órbitas ya no son elípticas y el periodo orbital se vuelve proporcional al radio de la órbita.
Así como la precesión del perihelio de Mercurio marcó el límite de validez de la gravitación de Newton a escalas de velocidad en las que ésta deja de ser despreciable con respecto a la de la luz, este descubrimiento señala el límite de validez de la gravitación newtoniana a escalas de aceleración menores a a0.
El artículo a publicarse puede consultarse en la página
http://arxiv.org/abs/1105.1873
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