Una dimensión oculta puede modificar la gravedad en los confines del Universo

a idea de que la expansión del universo está acelerándose ha ganado impulso con los resultados de las últimas observaciones astronómicas. Los datos indican que la aceleración del Universo es constante y que su densidad aumenta con el tiempo, por lo que si esta expansión no se detiene en algún momento, dentro de miles de millones de años se verán pocas galaxias, al ir alejándose cada vez más unas de otras.

Sin embargo, aunque la expansión del Universo fue formulada inicialmente por la Teoría de la Relatividad y luego comprobada por diferentes observaciones, nadie ha podido aventurar una explicación convincente de las causas cosmológicas de esta expansión.

La expansión del Universo es atribuida a una especie de fuerza de repulsión gravitatoria, la así llamada energía oscura, que representa las tres cuartas partes de la energía universal y que se conoce también como energía del vacío, en alusión al vacío cuántico.

El vacío cuántico representa el conjunto de estados fundamentales de los campos asociados a todas las partículas posibles y posee también un tipo de energía, a la que se le atribuye la expansión acelerada del Universo.

Gravedad diferente

Sin embargo, una nueva teoría considera que la aceleración del Universo no puede explicarse por fuerzas conocidas, sino que es el resultado de propiedades inesperadas que manifiesta la Gravedad en los confines del cosmos.

La teoría ha sido formulada por Georgi Dvali, profesor de Física en la Universidad de Nueva York. Inspirándose en la teoría de las cuerdas, que propone la existencia de muchas otras dimensiones, Dvali y sus colegas de la Universidad, Gregory Gabadadze y Massimo Porrati, sugieren que la gravedad puede filtrarse hacia una dimensión desconocida que sólo emerge cuando dos cuerpos celestes alcanzan una distancia cosmológica crítica.

Por ello, el Universo acelerado puede ser una ventana de oportunidad para entender los aspectos más fundamentales de la gravitación y señalar la modificación de las leyes de gravedad estándar a muy largas distancias, explicó Dvali en la conferencia anual de la Asociación Americana para el Progreso de la Ciencia, celebrada entre el 17 y el 21 de febrero en Washington.

Teoría de la secuencia

Georgi Dvali cree que la verdadera explicación de la aceleración universal es la llamada "teoría de la secuencia", que predice que el Universo tiene dimensiones adicionales por donde la gravedad podría escaparse. Esta "salida" de la gravedad alteraría la serie continua del espacio tiempo y es la que realmente aceleraría la expansión del Universo.

Dvali y sus colegas explican que estas dimensiones adicionales son exactamente como las tres dimensiones que encontramos en la vida cotidiana. Según estos investigadores, la gravedad se escaparía a otras dimensiones adicionales a través de los gravitones.

Los gravitones son las partículas (bosones) que portan la interacción gravitatoria en la mayoría de los sistemas teóricos de gravedad cuántica. Los gravitones son emitidos por las estrellas y otros objetos en la superficie tridimensional del Universo, y pueden escaparse a dimensiones adicionales si viajan a distancias muy alejadas.

Los gravitones se comportan como el sonido en una hoja de metal: si se golpea la hoja con un martillo, se crea una onda acústica que viaja por la superficie de la hoja. Pero la propagación del sonido no es exactamente de dos dimensiones, ya que parte de la energía se pierde en el aire. Cerca del martillo que golpea la hoja, la pérdida de energía es pequeña, pero cuanto más se aleje de él, cada vez es más significativa.

Distancia crítica

Dvali sugiere que esta "pérdida" gravitacional produce un efecto profundo en la fuerza gravitacional existente entre dos objetos separados más allá de una distancia crítica que ha establecido en 15 mil millones de años luz, disparando su alejamiento recíproco.

Esta estimación marca la distancia a partir de la cual la expansión del Universo se acelera. Cuando se alcanza esta distancia entre dos cuerpos celestes, la gravitación explora posibles rutas de escape entre ambos objetos. Estos escapes o salidas abren un gran número de desvíos multidimensionales, disminuyendo la atracción gravitacional y precipitando la expansión de los diferentes cuerpos celestes.

Si esta Teoría de la Secuencia es correcta, implica aceptar profundos cambios en la Ley de la Gravedad, ya que según la Teoría de la Relatividad es precisamente la interacción gravitacional la que crea el espacio-tiempo en el cual se desenvuelve la historia del Universo y la que resulta cuestionada a partir de una determinada distancia entre dos cuerpos celestes.

La Teoría de Secuencia refuerza la previsión elaborada por la física cuántica según la cual existen un gran número de dimensiones ocultas en el Universo. La teoría de las cuerdas, fundada en 1920, estableció originalmente la existencia de cinco dimensiones ocultas en el Universo, pero estas dimensiones ya se han extendido hasta once en las formulaciones más recientes.

Primera prueba en puertas

Para Dvali y sus compañeros, el proyecto en curso de investigar la órbita de la Luna con mayor exactitud de lo que se ha hecho hasta ahora podría descubrir distorsiones de la gravedad indicativas de la prevista por los investigadores de la Universidad de Nueva York para distancias cosmológicas.

El proyecto lunar está capitaneado porTom Murphy, Chris Stubbs y Eric Adelberger, de la Universidad de Washington en Seattle. Se han dotado de un equipo que realiza mediciones con láser sobre el paso de la Luna a sólo unos pocos milímetros. Hasta ahora se ha conseguido sólo una exactitud de unos pocos centímetros.

El nuevo sistema para medir la órbita de la Luna supone disparar un haz de rayos láser a los espejos dejados en la superficie de la Luna por los astronautas de la Apolo 11 y medir el tiempo que tardan los fotones en regresar.

Esto permite afinar la precisión de las mediciones y determinar si se observan desviaciones sutiles en la órbita de la Luna, tal como plantean los científicos de la Universidad de Nueva York.