Las nuevas observaciones del telescopio espacial James Webb (JWST) siguen aportando datos sorprendentes sobre el universo primitivo. Los resultados parecen contradecir lo que los científicos pensaron durante años sobre el origen de las galaxias, según una investigación de la universidad estadounidense Case Western Reserve.
En la revista académica The Astrophysical Journal, los astrónomos describen cómo las primeras galaxias tenían un aspecto muy distinto del esperado. Hasta ahora, los científicos suponían que las galaxias crecían gradualmente, como una bola de nieve que se hace cada vez más grande. Pequeños cúmulos de materia se agrupaban lentamente para formar estructuras mayores, ayudados por la atracción gravitatoria de la llamada materia oscura, una misteriosa forma de materia que no podemos ver, pero que es esencial para explicar cómo pueden existir las galaxias.
Las primeras galaxias son demasiado grandes
“La observación más importante es que las primeras galaxias son más masivas de lo esperado basándose en la materia oscura. Se esperaba que las grandes galaxias, como la Vía Láctea, se formaran gradualmente a lo largo de miles de millones de años mediante la aglomeración y fusión de muchos fragmentos protogalácticos pequeños. Esperábamos ver ese proceso directamente con JWST. En lugar de ello, vemos galaxias completamente formadas: más jóvenes, con estrellas de una edad coherente con la formación en el universo muy temprano, pero ya fusionadas en universos isla. A primera vista, esto contradice la predicción del paradigma estructura-formación de la materia oscura”, explica Stacy McGaugh, investigadora principal.
¿Funciona la gravedad de otra manera?
En cambio, los hallazgos encajan sorprendentemente bien con una teoría alternativa: MOND (Dinámica Newtoniana Modificada). Esta teoría predijo en 1998 que las galaxias se formarían mucho más rápido de lo que se pensaba. Según MOND, la materia oscura no es necesaria, sino que la gravedad funciona de forma diferente a lo que pensamos. “Se han observado algunas galaxias formadas por estrellas ya antiguas para esa época del universo (unos 12 000 millones de años, menos de 2000 millones de años después del Big Bang). Son más masivas de lo esperado, pero también terminaron de formar estrellas. Esto no se espera en las simulaciones con materia oscura, en las que las galaxias aún surgen de fragmentos protogalácticos y están formando estrellas activamente. Esto sí ocurre de forma natural en MOND, en consonancia con algunos de los modelos más obvios construidos hace años”, afirma McGaugh.
“Otro ejemplo lo proporciona la observación de muchas galaxias espirales hasta al menos el desplazamiento al rojo 6”. El desplazamiento al rojo es una medida de la distancia a la que se encuentran las galaxias de nosotros y de la velocidad a la que se alejan, provocada por la expansión del universo. Un corrimiento al rojo de 6 se refiere a los objetos que vemos tal y como eran hace unos 12 700 millones de años, cuando el universo era aún muy joven, unos 1100 millones de años después del Big Bang. “La predicción original de la materia oscura era que tales cosas solo aparecerían a un corrimiento al rojo de 1 (hace 7700 millones de años). Los postes de la portería se han movido en ese sentido, pero es realmente sorprendente en términos de materia oscura: el universo primitivo debería ser un lugar caótico de fusiones frecuentes; en cambio, hay espirales prístinas e imperturbadas”, argumenta McGaugh.
¿Y la teoría general de la relatividad?
Aunque las observaciones parecen concordar con MOND, hay un problema importante con la teoría, a saber, que es difícil conectarla con la teoría general de la relatividad. McGaugh también reconoce que. “La teoría más cercana hasta el momento es la teoría Aether-Scalar-Tensor de Skordis & Zlosnik. Si supera todas las pruebas, o si es solo un paso más en el largo camino hacia una teoría más completa, requiere mucha investigación. Quiero señalar que, cuando se trata de cosmología, los científicos son reacios a considerar posibilidades más allá de la relatividad general (aunque tengan que invocar la materia oscura y la energía oscura para salir adelante). Pero cuando se trata de una teoría más profunda, todo el mundo reconoce que la relatividad general no puede ser la última palabra sin una teoría cuántica de la gravedad. Así que considerar modificaciones a la teoría de la relatividad general es simultáneamente depreciable y necesario”.
Uno de los principales obstáculos a los que se enfrentan los científicos es abandonar un paradigma establecido, como el de la materia oscura, afirma McGaugh. “Antes de estar dispuestos a hacerlo, tenemos que estar convencidos de que es erróneo. Pero, ¿cómo sabemos si es imposible encontrar masa invisible porque no está ahí, en lugar de solo porque es difícil de detectar? He sugerido formas de hacerlo, pero en última instancia corresponde a cada científico establecer sus propios criterios. Pero tienen que fijar criterios, porque no es ciencia si no se puede cuestionar. Además, todavía no he visto a ninguno de los defensores a ultranza de la materia oscura responder a una pregunta que vengo haciendo desde hace años: si es materia oscura en lugar de MOND, ¿por qué MOND tiene tantos éxitos predictivos? A veces podemos explicar estas observaciones sorprendentes (como las del JWST) con materia oscura, pero rara vez son satisfactorias. Aparte de eso, ¿por qué MOND predijo con exactitud lo que vemos mientras que la materia oscura no?”, concluye el científico.
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