Es necesaria una enorme cantidad de misteriosa energía oscura para explicar los fenómenos cosmológicos, como la expansión acelerada del Universo, con la teoría de Einstein. Pero, ¿y si la energía oscura fuera solo una ilusión y hubiera que modificar la propia relatividad general? Una nueva SISSAestudio, publicado en Cartas de revisión física, ofrece un nuevo enfoque para responder a esta pregunta. Gracias a un gran esfuerzo computacional y matemático, los científicos produjeron la primera simulación de la fusión de estrellas de neutrones binarias en teorías más allá de la relatividad general que reproducen un comportamiento similar al de la energía oscura en escalas cosmológicas. Esto permitela comparación de la teoría de Einstein y sus versiones modificadas y, con datos suficientemente precisos, puede resolver el misterio de la energía oscura.
Durante aproximadamente 100 años, la relatividad general ha tenido mucho éxito en describir la gravedad en una variedad de regímenes, superando todas las pruebas experimentales en la Tierra y el sistema solar. Sin embargo, para explicar las observaciones cosmológicas como la expansión acelerada observada del Universo,necesitamos introducir componentes oscuros, como la materia oscura y la energía oscura, que aún siguen siendo un misterio.
Enrico Barausse, astrofísico de SISSA Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati e investigador principal de la beca GRAMS GRAvity from Astrophysical to Microscopic Scales del ERC cuestiona si la energía oscura es real o, en cambio, puede interpretarse como un desglose denuestra comprensión de la gravedad. "La existencia de energía oscura podría ser solo una ilusión", dice, "la expansión acelerada del Universo podría ser causada por algunas modificaciones aún desconocidas de la relatividad general, una especie de 'gravedad oscura'".
La fusión de las estrellas de neutrones ofrece una situación única para probar esta hipótesis porque la gravedad a su alrededor es llevada al extremo. "Las estrellas de neutrones son las estrellas más densas que existen, típicamente de solo 10 kilómetros de radio, pero con una masa entre uno o dosveces la masa de nuestro Sol", explica el científico. "Esto hace que la gravedad y el espacio-tiempo a su alrededor sean extremos, lo que permite una producción abundante de ondas gravitacionales cuando dos de ellos chocan. Podemos usar los datos adquiridos durante tales eventos para estudiar el funcionamiento degravedad y probar la teoría de Einstein en una nueva ventana".
En este estudio, publicado en Cartas de revisión física, Científicos de SISSA en colaboración con físicos de la Universitat de les Illes Balears de Palma de Mallorca, produjeron la primera simulación de fusión de estrellas de neutrones binarias en teorías de gravedad modificada relevantes para la cosmología: "Este tipo de simulaciones es extremadamente desafiante", aclara MiguelBezares, primer autor del artículo, "debido a la naturaleza altamente no lineal del problema. Requiere un gran esfuerzo computacional -meses de ejecución en supercomputadoras- que también fue posible gracias al acuerdo entre SISSA y el consorcio CINECA.como formulaciones matemáticas novedosas que desarrollamos. Estas representaron importantes obstáculos durante muchos años hasta nuestra primera simulación".
Gracias a estas simulaciones, los investigadores finalmente pueden comparar la relatividad general y la gravedad modificada. "Sorprendentemente, descubrimos que la hipótesis de la 'gravedad oscura' es tan buena como la relatividad general para explicar los datos adquiridos por los interferómetros LIGO y Virgo durante el pasadocolisiones binarias de estrellas de neutrones De hecho, las diferencias entre las dos teorías en estos sistemas son bastante sutiles, pero pueden ser detectables por interferómetros gravitacionales de próxima generación, como el telescopio de Einstein en Europa y Explorador Cósmico en EE. UU. Esto abre la emocionante posibilidad de usar ondas gravitacionales para discriminar entre energía oscura y 'gravedad oscura'", concluye Barausse.
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Materiales proporcionado por Escuela Internazionale Superiore di Studi Avanzati. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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