Los investigadores Xavier Hernández y Christine Allen, junto con la alumna de doctorado Alejandra Jiménez, del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM, han analizado dos catálogos de estrellas binarias donde la separación entre los dos astros es muy grande (por ello se llaman binarias abiertas), y han hallado que sus velocidades relativas no cumplen con lo establecido por la Ley Clásica de Gravitación de Newton.
Hasta ahora, las inconsistencias entre la predicción de la ley y los fenómenos observados solamente habían sido detectados a escalas galácticas y extragalácticas, en donde se observa, entre otras cosas, que el movimiento de rotación de las galaxias corresponde a una fuerza gravitacional mayor que la producida por la materia visible.
Durante más de 30 años se ha pretendido explicar las inconsistencias mediante la hipótesis de la materia oscura, que no se observa, pero que generaría suficiente fuerza gravitacional para mantener unidos sistemas muy masivos como las galaxias.
Hernández 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.
Para su investigación, seleccionó el catálogo SLoWPoKES, hecho con datos del telescopio Sloan, que contienen más de 1.200 pares de binarias abiertas con sus correspondientes velocidades, distancias y separaciones angulares. Al relacionar las separaciones con las velocidades relativas y encontró una clara discrepancia con la predicción clásica de Newton.
Las estrellas seleccionadas están separadas por distancias superiores a 1.000 unidades astronómicas (UA) —el equivalente a la separación entre el Sol y el cinturón de Kuiper disperso que rodea el Sistema Solar—, e inferiores al millón de UA.
Dos estrellas similares en masa al Sol, separadas siete mil UA o más, ejercen la una hacia la otra una aceleración pequeñísima, inferior a 0.00000000012 m/s2.
Esta aceleración (a0=1.2×10-10 m/s2), llamada de Milgrom, es ya característica de los sistemas “excepcionales” que no cumplen con la Ley Clásica de Gravitación. En estos últimos, 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.
No sólo se ha descubierto que el punto en que la predicción clásica y la observación divergen 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 la hipótesis de la teoría de gravedad modificada, según la cual a aceleraciones menores a a0, la fuerza decrece más lentamente con la distancia de lo predicho clásicamente. Permite así explicar las observaciones galácticas y cosmológicas sin necesidad de apelar a la hipotética materia oscura.
El investigador ha publicado ya varios artículos científicos relacionados con estos temas, entre ellos, la propuesta clásica de gravitación extendida. Los resultados de esta nueva investigación se publicaron en la revista European Physical Journal “C”, (EPJC).
Para descartar un error sistemático en su análisis, se buscó otro catálogo independiente, el 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, se ha encontrado el mismo comportamiento: la velocidad orbital entre cuerpos sujetos a aceleraciones menores a la de Milgrom se mantiene constante conforme la distancia aumenta.
Estos hallazgos 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.
Artículo original: Cornell University
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