Hace tres décadas, la ciencia descubrió que las leyes de la gravedad postuladas por Isaac Newton y Albert Einstein no coinciden del todo cuando se observan fenómenos gravitacionales en galaxias lejanas. Se ha hallado que los movimientos de las estrellas que se encuentran en las afueras de esos conglomerados y de los cúmulos globulares, así como los de las galaxias pertenecientes a grandes supercúmulos son mucho mayores a lo predicho por las leyes clásicas.

Desde entonces, investigadores en todo el mundo han observado comportamientos inesperados en múltiples sistemas estelares galácticos con la finalidad de explicar esas inconsistencias.

Así, un equipo de astrofísicos mexicanos e italianos elaboraron una teoría métrica a partir de la relatividad, que describe el comportamiento de partículas bajo el influjo de fuerzas gravitacionales muy débiles como aquellas observadas a escalas galácticas.

El trabajo, de Sergio Mendoza, Tula Bernal y Juan Carlos Hidalgo del Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), en colaboración con Salvatore Capozziello, de la Universidad Federico II de Nápoles, se publicará en breve en la revista European Physical Journal C. Responde a la necesidad de dar una solución desde la relatividad a la teoría de gravitación que no requiera de materia oscura, la cual ha sido utilizada por la mayoría de los astrofísicos que han intentado explicar múltiples fenómenos galácticos y cosmológicos, sin que a la fecha haya resultados satisfactorios.

El equipo de investigación ha trabajado más de un año buscando ampliar la teoría de gravitación extendida, dada a conocer a mediados de 2010, la cual propone una modificación a la ley de gravitación universal de Newton y explica la dinámica de sistemas estelares y galácticos.

En un artículo sobre el postulado, los investigadores explican que las partes externas de sistemas muy masivos con extensiones galácticas sienten una fuerza de atracción mayor a la prevista por las teorías de Newton y Einstein. En estas zonas, la aceleración sufrida por los cuerpos es menor a la llamada aceleración de Milgrom. La gravitación extendida toma como base una nueva escala de masa-longitud, proporcional al cociente de la masa entre el cuadrado de la distancia.

Tomando en cuenta estos parámetros, junto con la velocidad de la luz, los universitarios construyeron una teoría métrica relativista para aquellos objetos que experimentan muy bajas aceleraciones. De tal suerte que la nueva teoría deriva naturalmente en la gravitación extendida newtoniana para partículas que viajan a velocidades sublumínicas y en la gravitación relativa de Einstein para escalas subgalácticas, donde la masa-longitud es grande.

Tres corrientes de pensamiento han buscado explicar estos fenómenos. La más popular en el mundo ha sido inferir la existencia de gran cantidad de materia exótica que no observamos, pero que genera tal fuerza gravitatoria. La segunda, conocida como Mond (Modified Newtonian Dynamics) propone modificar la reacción dinámica en la segunda ley de Newton, para sistemas sujetos a bajas aceleraciones. La corriente alterna de gravitación extendida propone mantener la definición dada por la segunda ley, y ajustar así la correcta fuerza de gravitación a partir de observaciones astronómicas.

Los científicos mexicanos e italianos exponen en su trabajo cómo se curva el espacio por la presencia de masas, a partir de observaciones astronómicas directas, a diferencia de las aproximaciones puramente teóricas propias de otras teorías gravitacionales como las supercuerdas o la gravitación cuántica.

Han pasado ya 95 años desde que Albert Eisntein y el matemático David Hilbert formularon una teoría relativista de cómo el espacio se curvaba debido a la presencia de masas, utilizando observaciones del movimiento de los planetas alrededor del Sol. Hoy, el equipo de Mendoza ha repetido esta notable hazaña utilizando una extensa recopilación de observaciones en diversos ambientes astronómicos.

En el texto, se asegura que los investigadores continuarán trabajando intensamente en completar dicha teoría, así como en determinar las consecuencias astrofísicas y cosmológicas que pueda tener.