La tierra gira alrededor del sol en una órbita particular y a una velocidad particular. La velocidad dentro de esta órbita está determinada por la fuerza gravitatoria: una fuerza ejercida por un cuerpo sobre otro. El efecto de esta fuerza aparece claramente en objetos grandes, porque se acumula y aumenta a medida que aumenta la masa. Sus leyes fueron desarrolladas por el bien conocido físico, Isaac Newton. Sin embargo, había sido una fuerza misteriosa en la física hasta que la teoría de la relatividad general de Einstein explicó que era el resultado de la curvatura de la estructura del universo, o del tejido del espacio-tiempo, dependiendo de la masa del objeto.

Hipotéticamente, si el sol tuviera una masa mucho mayor de la que realmente tiene, doblaría el tejido espaciotemporal en mayor medida. En consecuencia, la tierra (con su órbita y velocidad actuales) saldría de su trayectoria actual y caería hacia el sol debido a la fuerza de la gravedad. Para que la Tierra se libre de este destino, debe rotar a una mayor velocidad para que su momento de inercia la mantenga en el mismo camino. Del mismo modo, si suponemos que la Tierra se moviera a una velocidad mayor que la actual, y que su velocidad fuera suficiente para escapar de la gravedad del Sol (lo cual significa que alcanzó la velocidad de escape), saldrá de su órbita, lejos del sol. Para evitar que esta tierra acelerada escape de su órbita y se aleje del sol, la masa del sol debe aumentar para que su gravedad sea suficiente para evitar que la tierra escape de su órbita y se aleje de él.

Lo que aquí se afirma se basa en la ley de la gravitación de Newton, y de la misma manera en que se aplica a la tierra, también se aplica a las galaxias. Ejemplos son el efecto gravitatorio de la masa de una galaxia sobre las estrellas y los planetas que se encuentran en ella, el efecto de la masa de un cúmulo sobre las galaxias y el efecto gravitatorio de la masa de una galaxia sobre otra galaxia.

Desde la década de 1930, las observaciones han registrado galaxias en algunos cúmulos de galaxias moviéndose a una velocidad alta que excede la velocidad que permite a los cúmulos de galaxias, la fuerza de atracción. En otras palabras, estas galaxias se mueven a una velocidad mayor que la velocidad de escape, aunque permanecen en sus órbitas. Esto significa que es la gravedad que evita que se escape o la hace moverse a esta velocidad. Incluso en la actualidad, las observaciones han confirmado que está a nuestro alrededor en el universo y en gran escala, ya que muchos de los cúmulos de galaxias confirman que hay una gran fuerza de atracción que hace que las galaxias se muevan a una velocidad mayor. Los cúmulos no podrían permanecer en su estado si no fuera por la existencia de la fuerza de atracción que impide que estos cúmulos se disipen y se dispersen en el universo una vez que sus galaxias sobrepasan la velocidad de escape, dentro de los límites de cálculo de la gravedad de la materia visible dentro de los cúmulos de galaxias. También se observó una fuerza de gravedad en exceso de lo que proporciona la materia visible en las galaxias espirales.

La conclusión a la que llegaron los astrónomos por las observaciones es que hay una fuerza de atracción abundante dentro del universo, de la cual se desconoce su fuente. Cuando los astrónomos la denominaron materia oscura, la describieron como que no reacciona con la materia ordinaria o que reacciona con la mayor debilidad, en la medida en que no se nota, ni afecta a la materia ordinaria a través de la fuerza de atracción generada.

Por lo tanto, tenemos una fuerza de atracción cuya causa es inobservable y no es manifiestamente conocida por los astrónomos y físicos —al menos hasta la actualidad.

Inicialmente, algunos físicos habían rechazado esta línea de razonamiento, considerando que las leyes de Newton eran completamente incorrectas, y que requerían enmiendas con respecto a volúmenes masivos como las galaxias y cúmulos de galaxias ya que las estrellas dentro de las galaxias están muy separadas. Este también es el caso con respecto a la distancia entre galaxias y los cúmulos de galaxias. Sin embargo, tal enmienda de las leyes de Newton no logró explicar la fuente del exceso de fuerza de atracción de una manera correcta y aceptable. Además, hay evidencia que afirma la existencia de materia oscura o fuerza gravitatoria adicional más allá de la fuerza gravitatoria provista por la materia conocida. En consecuencia, las leyes de Newton han sido correctas y el universo necesitaba al comienzo de su creación una fuerza o atracción mayor que la proporcionada por la materia conocida. Esto permite que se formen los cúmulos de galaxias y las galaxias en lugar de dispersarse la materia en el universo, lo cual surgió al comienzo de su creación.

Durante el primer medio millón de años posteriores al Big Bang, un simple instante en los catorce mil millones de años de historia cósmica, la materia del universo ya había comenzado a fusionarse en los grumos que acabarían siendo los cúmulos y los supercúmulos de galaxias. Pero el cosmos estaba expandiéndose desde el principio, y durante el siguiente medio millón de años duplicaría su tamaño. Así pues, el universo responde a dos fenómenos que compiten entre sí: la gravedad quiere que el material se coagule, pero la expansión quiere diluirlo. Si hacemos el cálculo, deducimos enseguida que la gravedad de la materia corriente no podía ganar esta batalla por sí sola. Necesitaba la ayuda de la materia oscura, sin la cual nosotros viviríamos —en realidad no viviríamos— en un universo sin estructura: nada de cúmulos, galaxias, estrellas, planetas ni personas. ¿Cuánta gravedad de la materia oscura necesitaba? Seis veces la aportada por la propia materia corriente. Este análisis no deja margen para los pequeños términos correctores de la MOND en las leyes de Newton: no nos dice qué es la materia oscura, sino sólo que sus efectos son reales y que, por mucho que lo intentemos, no podemos atribuir el mérito a la materia corriente (Tyson & Goldsmith 2004, “Orígenes” 38).

Junto a la hipótesis de la existencia de materia oscura para explicar el aumento adicional, o la hipótesis de que las leyes de Newton son incorrectas y que las modifica según los grandes tamaños, existe también la teoría de los universos múltiples presentada por Hugh Everett. Esta teoría ha ganado considerable popularidad dentro de los círculos científicos, especialmente siguiendo la propuesta de la teoría de las supercuerdas y la teoría M y la demostración matemática de ella, así como la demostración de otras dimensiones además de las cuatro dimensiones conocidas perceptibles (las tres dimensiones del espacio y la dimensión del tiempo). Científicamente, si hubiera un universo fantasma, no observable y paralelo a nuestro universo, es posible que este universo tenga un efecto sobre nuestro universo a través de la fuerza de atracción. Por ejemplo, en la medida en que es posible suponer que la cuerda de la fuerza de gravedad -o la partícula gravitón- está libre y desconectada del tejido del cosmos o brana en el que vivimos es posible, de esa manera, transferirla de un universo a otro. La consecuencia de esto es que la existencia de un universo paralelo al nuestro es suficiente para explicar la fuerza de la gravedad de una fuente desconocida que causa un aumento en la velocidad de las galaxias que se mueven dentro de los cúmulos de galaxias.[1]

En esta interpretación, viviríamos en una brana pero habría otra brana «sombra» en sus proximidades. Como la luz estaría confinada en las branas y no se propagaría en el espacio entre ellas, no podríamos ver el universo «sombra», pero notaríamos la influencia gravitatoria de su materia. En nuestra brana, parecería que dicha influencia es debida a fuentes realmente «oscuras», en el sentido de que la única manera de detectarlas sería a través de su gravedad. De hecho, para explicar la velocidad con que las estrellas giran alrededor del centro de nuestra galaxia, parece que tenga que haber mucha más masa que la que corresponde a la materia que observamos (Hawking 2001, “El universo en una cáscara de nuez”, 190-191).

La masa que falta podría proceder de algunas especies exóticas de partículas, como las WIMP (weakly interacting massive particles, partículas con masa ligeramente interaccionantes) o axiones (partículas elementales muy ligeras). Pero también podría constituir un indicio de la existencia de un universo sombra que contuviera materia —y, quizás, humanos tridimensionales que se preguntan por la masa que parece faltar en su universo para explicar las órbitas de las estrellas sombra alrededor del centro de la galaxia sombra (Hawking 2001, “El universo en una cáscara de nuez”, 194).

[1] Hugh Everett (1930-1982) es un físico estadounidense que fue el primero en proponer la interpretación de los mundos múltiples.


Extracto del libro “La Ilusión del Ateísmo” de Ahmed AlHasan (a)

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