En un reciente estudio que podría redefinir la comprensión del cosmos, el Dr. Richard Lieu de la Universidad de Alabama en Huntsville ha propuesto una teoría audaz que desafía los fundamentos de la astrofísica moderna: la gravedad puede existir sin la necesidad de masa. 

Publicado en la prestigiosa revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, el artículo de Lieu propone que los efectos gravitatorios observados en galaxias y cúmulos pueden ser el resultado de lo que él compara con defectos topológicos en el universo, una teoría que no requiere la inclusión de materia oscura para explicar los fenómenos observados en nuestro universo.

Desde que el astrónomo Jan Oort propuso la existencia de la materia oscura en 1932, esta ha sido fundamental para explicar ciertos efectos gravitatorios que la teoría de la relatividad general de Einstein no logra justificar por sí sola. En ese sentido, la materia oscura ha sido el comodín en las teorías cosmológicas, explicando la "masa faltante" necesaria para la formación de galaxias y el comportamiento de las estrellas dentro de ellas.

Se estima que esta forma hipotética de materia constituye hasta el 85 % de la masa del universo conocido. Sin embargo, no emite, absorbe ni refleja luz, lo que la hace invisible y solo detectable por sus efectos gravitatorios sobre la materia visible.

Existencia de gravedad sin masa: defectos topológicos

Ahora, el enfoque de Lieu introduce una perspectiva alternativa. Según él, los defectos topológicos, estructuras en el espacio-tiempo creadas durante una transición de fase cosmológica en el universo primitivo, podrían ser responsables de la gravedad observada en ausencia de masa detectable. 

Estas estructuras, que pueden aparecer como cuerdas cósmicas o conchas esféricas, consisten en una capa interna de masa positiva y una capa externa de masa negativa, resultando en una masa neta nula. A pesar de esto, tienen la capacidad de ejercer una fuerza gravitatoria significativa sobre las estrellas y otros cuerpos celestes cercanos.

"Mi inspiración surgió de mi búsqueda de otra solución a las ecuaciones del campo gravitatorio de la relatividad general –cuya versión simplificada, aplicable a las condiciones de galaxias y cúmulos de galaxias, se conoce como ecuación de Poisson– que diera una fuerza gravitatoria finita en ausencia de cualquier masa detectable", comenta Lieu, distinguido profesor de física y astronomía en la UAH, parte del sistema de la Universidad de Alabama.

"Esta iniciativa está impulsada por mi frustración con el statu quo, es decir, la noción de la existencia de la materia oscura a pesar de la falta de pruebas directas durante un siglo", agregó.

Deformación del espacio-tiempo

Lieu explica que la deformación del espacio-tiempo por estos defectos puede afectar la trayectoria de la luz y la velocidad de las órbitas estelares de manera similar a como lo haría una gran cantidad de materia oscura.

Este planteamiento no solo podría reducir la necesidad de invocar la materia oscura para explicar ciertas observaciones astronómicas, sino que también podría ofrecer nuevas vías para investigar y entender la estructura y evolución del universo.

A pesar de lo revolucionario de su planteamiento, Lieu muestra una prudente moderación al hablar de su teoría. Confiesa que, por ahora, su idea es simplemente "un interesante ejercicio matemático" y una "segunda solución" que aún no elimina del tablero la teoría de la materia oscura. Sin embargo, si se confirmase con investigaciones adicionales, podría significar un avance significativo en nuestra comprensión del universo. Por el momento, Lieu se contenta con asegurar que, por lo menos, su nuevo estudio "es la primera prueba de que la gravedad puede existir sin masa".

 Felipe Espinosa Wang con información de Universidad de Alabama en Huntsville, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Earth.com y The Debrief.