Explicacion de la gravedad modificada en el Cúmulo de la Bala

La gravedad modificada consiste en añadir nuevos campos clásicos a la gravitación de Einstein (por ejemplo, TeVeS/MOND). Su objetivo es explicar las observaciones astrofísicas y cosmológicas de la llamada materia oscura, pero sin añadir nuevos campos cuánticos al modelo estándar. El Cúmulo de la Bala, z=0.296, muestra efectos de lente gravitacional en regiones donde no hay materia bariónica (gas en forma de plasma observado con rayos X). Se suele presentar como una prueba de que hay materia oscura donde no hay materia bariónica. ¿Cómo se explica en gravedad modificada?

Los nuevos campos clásicos que añade la gravedad modificada están acoplados a la gravitación de Einstein, pero pueden tener una dinámica independiente. Por ello, estos nuevos campos clásicos podrían ser observados como efectos gravitacionales fuertes en lugares donde la gravitación de Einstein predice que debe haber efectos gravitacionales débiles (como donde hay muy poca materia bariónica). Esta es la manera más sencilla en la que la gravedad modificada explica el Cúmulo de la Bala y la existencia de efectos de lente gravitacional en ausencia de materia bariónica. Por cierto, en el Cúmulo de la Bala el centro de masas de la materia bariónica y del campo que genera el efecto de lente gravitacional están separados en 8 sigmas.

La mayoría de los físicos prefiere añadir nuevos campos cuánticos (partículas de materia oscura), ya que si se añaden nuevos campos clásicos habrá que cuantizarlos en una futura teoría cuántica de la gravitación. Por ello se suele afirmar que el Cúmulo de la Bala es una prueba empírica de la existencia de materia oscura, como titularon Douglas Clowe, Marusa Bradac, …, Dennis Zaritsky, “A direct empirical proof of the existence of dark matter,” Astrophysics Journal Letters (ApJL) 648: L109-L113 (2006), doi: 10.1086/508162, arXiv:astro-ph/0608407.

El origen de esta entrada es Sabine Hossenfelder, @skdh, “The Bullet Cluster as Evidence against Dark Matter,” BackReaction, 03 Jan 2017. Nos recuerda que las simulaciones por ordenador de las colisiones de cúmulos galácticos conducen a configuraciones como el Cúmulo de la Bala con muy baja probabilidad. Por tanto, los defensores de la gravedad modificada afirman que su excepcional existencia es un prueba en contra de la materia oscura, en lugar de a favor de ella. Por supuesto, se trata de un argumento poco firme.

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