Nuevos estudios han revelado que las leyes de la física no serían aplicables en todo el Universo, lo que podría cambiar por completo la percepción de la ciencia.

Las leyes de la física se cumplen a rajatabla en cualquier lugar en el que nos encontremos. La ciencia trabaja de acuerdo a estas leyes universales para poder entender todo lo que sucede en nuestro planeta y fuera de él.

Aunque existen ciertas variaciones de acuerdo a la distribución de la materia en el espacio, los científicos suponen que estas leyes se aplican en cualquier parte del Universo.

Esta creencia de leyes universales se conoce como «el principio cronológico», y ha sido el baluarte de siglos de teorías astronómicas. Gracias a él se ha podido determinar la homogeneidad del fondo cósmico de microondas, la luz antigua del Universo o su expansión.

Sin embargo, durante los últimos meses un equipo de físicos han publicados observaciones que se contradicen con el principio cosmológico e insinúan variaciones en las leyes universales de la física.

Estos nuevos hallazgos refuerzan estudios anteriores donde se sugería un modelo del Universo donde las leyes de la física cambian en ciertas direcciones, lo que se contradice con todo lo conocido hasta el momento.

Un Universo diferente

El Universo podría tener leyes de física diferentes
El universo podría ser diferente en ciertas zonas. Crédito: Ambient_ Nature_Atmosphere / Pixabay

Existen 4 fuerzas fundamentales en la naturaleza: la gravitación, el electromagnetismo y las interacciones nucleares débiles y fuertes.

En un principio, la cosmología sugiere que son ellas la que afectan a la materia en todo el Universo. Es por eso que los planetas o las estrellas se comportan de una misma manera.

Sin embargo, al observar más de cerca de aprecian ciertas rarezas físicas constantes. Un ejemplo es el poder de la fuerza electromagnética que se calcula con un valor conocido como la constante de la estructura fina.

Esta se ancla matemáticamente a valores que no varían, como la constante de Planck y la velocidad de la luz.

Si el Universo realmente es isotrópico, la constante de estructura fina nunca debería cambiar. Sin embargo, la última década ha demostrado que no solo puede, sino que cambia.

Y esto se pudo observar a 13 mil millones de años luz de distancia, al observar una antigua galaxia «cuásar» súper luminosa llamada J1120 + 0641.

A pesar de que los expertos han usado la luz de los objetos cósmicos para probar la estructura fina desde hace años, el nuevo estudio extiende este alcance del experimento al Universo infantil, a tan solo mil millones de años después del Big Bang.

«Hemos ido más lejos que nunca antes», dijo el coautor John Webb, cosmólogo de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney, en una llamada.

“En términos de tiempo de retrospectiva, nos hemos acercado más al Big Bang que antes. Si lo prefiere en términos de distancia, hemos recorrido una distancia mayor que la que se había hecho antes con cualquier medición directa de la fuerza electromagnética en el universo primitivo”.

¿Un polo sur y un polo norte espacial?

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J1120 + 0641 demuestra que hay anomalías en el Universo. Crédito: M. Kornmesser / Wikimedia Commons

El equipo pudo lograr esta hazaña con un espectrógrafo especializado llamado X-SHOOTER en el Very Large Telescope en Chile.

La agudeza del instrumento en la parte del espectro del infrarrojo cercano permitió a Webb y sus colegas observar los objetos en «desplazamientos al rojo» más altos. Lo que significa que están más lejos en la distancia y también más atrás en el tiempo, haciendo que su luz se enrojezca.

Las observaciones a J1120+0641 no revelaron variaciones en la constante a lo largo del tiempo. Pero cuando se comparó el estudio con la red más grande de puntos de datos recopilados en investigaciones anteriores, descubrieron que coincidía con los signos anteriores de una posible variación a lo largo de un eje espacial.

Mediciones más fuertes provenían de la dirección orientada hacia el centro galáctico de la Vía Láctea, y mediciones más débiles fueron encontrados en la dirección opuesta. Esto evoca un modelo de universo «dipolo», que podría tener algo parecido a un polo norte y sur.

Si bien las observaciones son ciertamente tentadoras, se necesitará más investigación para restringir lo que está causando estas fluctuaciones aparentes.

Pueden ser el resultado de problemas más mundanos, como la instrumentación que aún no es lo suficientemente precisa como para evitar grandes márgenes de error al realizar mediciones.

Webb señaló:

“En este momento, simplemente eliminamos lo mejor que podemos, haciendo las mejores mediciones que podemos y, en particular, entendiendo las incertidumbres en las mediciones lo mejor que podemos.

Ahí es donde va el esfuerzo principal: tratar de asegurarnos de que no nos estamos engañando con algo aquí, y simplemente seguir publicando los resultados y ver lo que finalmente surge”.

Anomalías de rayos X

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Los rayos X también destacan anomalías. Crédito: pxhere.com

La estructura fina está lejos de ser el único problema. Otro estudio publicado en abril también mostró anomalías extrañas en la luz de rayos X emitidas por unas galaxias.

Los físicos dirigidos por Konstantinos Migkas, investigador de la Universidad de Bonn en Alemania, desarrollaron una nueva técnica para «investigar el comportamiento direccional» de los rayos X emitidos por el gas caliente que rodea los cúmulos de galaxias.

Sus hallazgos demuestran lo mismo; más problemas posibles en el principio cosmológico.

Los cúmulos de galaxias nunca se habían usado para este propósito, por lo que ha dado pruebas sólidas en las observaciones.

Al ser las estructuras unidas gravitacionalmente más grandes del Universo, su luz se expande por todo el espacio a medida que llega a la Tierra. Así, los grupos más distantes se desplazan hacia el rojo.

Migkas y su equipo calculó el brillo de los rayos X del gas en estos cúmulos usando dos métodos. El primero derivado de la temperatura estimada del gas. Un valor al que no le afecta la expansión del Universo. El otro es la velocidad, el cuál si explica la expansión del Universo.

Los resultados de ambos métodos variaron; los grupos en una dirección específicamente eran sistemáticamente más débiles y los de la otra dirección eran sistemáticamente más brillantes.

Lo más extraño es que las direcciones de los brillos de rayos X coinciden con los patrones identificados por otro equipo que buscaba anomalías cósmicas en 2019.

Pero los grupos no parecen brillar más o menos en el mismo Eje dipolar de 180 grados, como dijo Webb. De hecho, el ángulo se acerca más a los 120 grados.

Así, vemos varios modelos que demuestran anomalías en las leyes de la física, todos basados en datos de observación que se contradicen entre sí.

Materia oscura y nueva física

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Una posible explicación sería la materia oscura. Crédito: Kanijoman / Flickr

Mientras se cree todos estos resultados demuestran una «nueva física», es posible que haya otra explicación: la materia oscura.

La fuerza oscura, esa energía desconocida que genera la expansión del Universo podría estar aplicando «fuerza» de manera desigual en todo el espacio.

Migkas sugiere que la energía oscura podría formar grupos, habiendo unos de materia normal u otros de materia oscura.

Hasta el momento, esto no es más que una especulación en la mente de varios científicos, pero es posible. Una distribución desigual de la materia oscura podría generar la anisotropía.

Mientras Webb encontró anomalías en distancias mucho más largas y en periodos de tiempo más retrospectivos, Migkas las encontró en cúmulos de galaxias de tan solo 4.000 años luz de distancia.

A pesar de que sigue siendo una distancia considerable, se ha abarcado más distancia y tiempo en la historia cósmica que nunca. Ahí, la energía oscura pudo  tener mucho más impacto.

Estos estudios solo demuestran que aún no sabemos nada de nuestro Universo o cómo se comporta realmente ¿Es posible que las leyes de las físicas sean diferente en otros zonas del espacio? ¿Cómo afectaría eso a nuestra ciencia?

El estudio científico ha sido publicado en Science Advances y en Astronomy & Astrophysics.

Referencias:

  • Fenómenos inexplicables siguen sugiriendo que el universo no es lo que pensábamos – Un artículo de Becky Ferreira, redactora de vice.com
    https://www.vice.com/en_us/article/3azqq3/unexplained-phenomena-keep-suggesting-the-universe-isnt-what-we-thought

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