La ley de la gravitación universal postulada por Isaac Newton debe ser reformulada, ya que sus premisas presentan inconsistencias cuando se observan fenómenos gravitacionales en galaxias lejanas, señalaron astrofísicos mexicanos del Instituto de Astronomía (IA) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Los investigadores Sergio Mendoza y Xavier Hernández rompieron con el paradigma de una de las leyes pilares de la física contemporánea con el planteamiento de una teoría que denominan gravedad extendida, con la que explican que, a diferencia de lo que vio el físico inglés, la capacidad de atracción entre cuerpos celestes varía de acuerdo con una combinación complicada de las masas y el tamaño del objeto en cuestión.

En entrevista, los científicos explicaron que su formulación ofrece una nueva expresión para la fuerza de gravedad. Afirmaron que si bien la ley newtoniana se aplica a escalas del sistema solar, a niveles galácticos mayores la fuerza de gravedad decae y no coincide con lo postulado por el llamado padre de la física.

Relación cuantitativa

Las premisas propuestas en 1687 por Newton, en su libro Principios matemáticos de la filosofía natural, establecen una relación cuantitativa para la fuerza de atracción entre dos objetos con masa. Sostienen que todo objeto en el universo que posea masa ejerce una atracción gravitatoria sobre cualquier otro objeto con masa, aun si están separados por gran distancia (como sucede con las estrellas binarias, asociadas, aunque a veces están muy lejos una de la otra).

La ley de la gravitación universal dice cómo se atraen las masas y cómo va la fuerza entre ellas. Señala que entre más masa tengan más se atraen, pero mientras más lejos estén la una de la otra, la atracción decaerá por el cuadrado de la distancia. Nosotros encontramos que en galaxias lejanas la disminución no es por un cuadrado de la distancia, sino sólo por la distancia, explicó Hernández.

Con base en esta premisa se advierte que los planteamientos newtonianos afirman que si dos cuerpos celestes en galaxias lejanas están a 10 años luz de distancia, su fuerza de atracción decaerá 100 veces. En cambio el postulado de los científicos mexicanos refiere que a esa lejanía la atracción sólo decaerá 20 veces.

Estos avances, a los que los universitarios llaman un primer paso, fueron publicados este año en dos artículos en las revistas especializadas Astronomy & Astrophisics y Monthly Notices, de la Sociedad Real Astronómica.

Mendoza y Hernández subrayan que no es que Newton estuviera equivocado, pues sus formulaciones cuadran en el sistema solar. Sin embargo, a escalas galácticas mayores hay inconsistencias.

En cierto sentido la ley de Newton no es otra cosa que la descripción de cómo se mueven los planetas en el sistema solar, que son los únicos objetos astrofísicos a los que él tenía acceso. Si el físico hubiera accedido a las observaciones que tenemos actualmente, quizá sus ideas serían muy similares a lo que ahora presentamos.

Hasta hoy, las ideas dominantes de la astrofísica mantienen la hipótesis de la existencia de materia oscura en el universo como forma de explicar la discrepancia que presenta la ley del físico inglés. Quienes defienden esta idea aseguran que es la fuerza gravitacional de la materia oscura la que debería mantener unida a la galaxia. No obstante, debe poseer propiedades exóticas, como no absorber ni emitir luz, traspasar la materia ordinaria, ocupar grandes extensiones de espacio sin agrumarse, además de componer 95 por ciento de la materia del universo.

Los científicos mexicanos han explorado un camino alternativo que descarta la presencia de materia oscura. Infieren que la fuerza atractiva que produce la materia observada a distancias galácticas es mayor de lo supuesto. Este proceder es el que Newton recomienda: buscar las fuerzas que rigen el movimiento de los astros en vez de postular la existencia de materia oscura.

Históricamente hay algo muy fuerte: Newton es el padre de toda la física, por lo que rebatirle algo es complejo. No se puede decir que está mal; de hecho no es así: en la descripción que dio le pegas perfecto a los datos (en el sistema solar), pero cuando te vas a escalas más grandes de masa y longitud, ya no funcionan.

La materia oscura es una hipótesis; sólo se supone que está ahí –no ha sido descubierta– para salvaguardar la ley de Newton. Se propone la existencia de ese elemento para no tirar matemáticamente las ideas newtonianas de gravitación universal”, aseveró Mendoza.

Las ideas teóricas de los científicos de la UNAM sólo pretenden cambiar la parte matemática de los planteamientos de Newton. “Hay dos partes de la esta ley: la dinámica y la gravitacional. Todos los intentos por modificarla (desde hace 30 años) han estado dirigidos a transformar la parte dinámica (la parte de la aceleración) de la conocida relación: fuerza igual a masa por aceleración.

Lo que nosotros proponemos es replantear la parte gravitacional, referente a qué tanta fuerza sienten dos masas a determinada distancia, es decir, qué tanto se atraen.

La gravedad extendida, explicaron, abre nuevas líneas de investigación, como buscar su versión relativista, revisar las consecuencias en torno a la curvatura del espacio y la expansión del universo, así como dar respuesta al problema de la materia oscura simplemente prescindiendo de esta última.