Desde hace unos días se viene armando revuelo con este artículo:
Gravitational effects of the faraway matter on the rotation curves of spiral galaxies
En esta casa decidimos no decir nada al respecto porque el trabajo es eso, un trabajo más que pretende analizar la cuestión de si la materia oscura es necesaria o no. Pero dado que todo el mundo está dando su opinión pues vamos a dar la nuestra también.
El modelo de Carati de la NO-materia oscura
Este señor se propone estudiar los siguiente:
– Tenemos un conjunto de galaxias dentro del radio de Hubble centrado en nosotros.
– En cosmología una de las hipótesis iniciales es que la distribución de galaxias es isótropa y homogénea, lo que se conoce como el principio cosmológico. Como explicamos en la entrada:
Presuponiendo una distribución homogénea e isótropa de masa (lo que sería un fluido cósmológico a escala cosmológica), para estudiar la gravedad sobre una galaxia entonces sólo tenemos que considerar la masa/energía contenida en una esfera centrada en nosotros y con radio la distancia entre nosotros y la galaxia considerada (en la entrada se dan más detalles, y es el punto de partida para el minicurso Cosmología, una introducción fácil)
– Sin embargo, lo que Carati propone es tomar en serio dos ideas:
a) Las galaxias son entidades discretas.
b) Su distribución es fractal.
Lo de la distribución fractal de galaxias tiene una larga historia, para un artículo de revisión del tema:
Fractal Approach to Large–Scale Galaxy Distribution
Y en España hay especialistas del tema como el profesor Vicent Martinez del Observatori Astronómic de la Universitad de València:
Vicent J. Martínez, Catedrático de Astronomía y Astrofísica. Trabaja en las propiedades estadísticas de estructuras a gran escala en el Universo. Ha sido uno de los científicos pioneros en aplicar los fractales a la cosmología. Su investigación actual está dedicada a la aplicación de métodos de estadística espacial a la distribución de las galaxias. Es coautor del libro «Statistics of the Galaxy Distribution» (2002), Chapman & Hall/CRC Press. También trabaja en el análisis de datos de la radiación cósmica de fondo. Recientemente se ha interesado en el estudio de la distribución de masas de asteroides en el cinturón principal. Sus proyectos actuales incluyen el estudio de la masa y extensión de los halos oscuros alrededor de las galaxias elípticas, a través de la dinámica de las galaxias satélite. Participa como co-PI de un proyecto sobre «Multiscale Geometry Analysis – Theory, tools & Applications», un equipo interdisciplinar que une análisis armónico, estadística, análisis de imágenes y astronomía, proponiendo un esfuerzo conjunto para explotar y extender los recientes avances en análisis de armónicos por ordenador. Este proyecto ha sido financiado por la National Science Foundation (USA) como Focused Research Group (grupo de investigación dedicado). Vicent J. Martínez participa como miembro en el proyecto español AYA2000- 2045: «Estructura, distribución y dinámica de inhomogeneidades cosmológicas y análisis de la radiación de fondo de microondas» y P.I. del proyecto OcyT(GV) CTIDIB/2002/257: Astronomía, Astrofísica y Cosmología con el Telescopio ROBótico de ARas (TROBAR).
Tiene libros al respecto como: Statistics of the galaxy distribution y ha impartido la asignatura de Fractales en la Universidad de Valencia (Licenciatura de Matemáticas) durante mucho tiempo.
Entonces ocurre que aunque lo que se supone es que la materia que queda fuera de la esfera que podemos crear imaginariamente entre la galaxia que estudiamos y nosotros no afecta gravitatoriamente hemos de ser conscientes de que eso sólo es en un modelo continuo donde la distribución es totalmente homogénea.
El problema es que si la estructura es fractal y discreta podemos encontrar correlaciones entre puntos cercanos y lejanos. Es decir, influencias entre puntos distintos de la distribución. Esto es debido a las características estadísticas de una distribución fractal.
Es decir, tomarse la distribución fractal de las galaxias al pie de la letra lo que haría que el principio cosmológico tendría que ser modificado:
En principio no me parece una mala idea. Todo es susceptible de ser estudiado.
Carati establece en su artículo que si uno toma esto en serio (con muchas, muchas aproximaciones que podrían ser discutidas una por una), entonces las curvas de rotación de las galaxias se podrían explicar sin necesidad de materia oscura.
Si has llegado hasta aquí y has pensado que no te acuerdas del rollo este de curvas de rotación o materia oscura te dejamos con las entradas al respecto de este blog:
Arrojando luz sobre la materia oscura I
Arrojando luz sobre la materia oscura II
Pues muy bien, una forma tan buena como cualquier otra de explicar las curvas de rotación de las galaxias.
Hay explicaciones de que esto es debido a que hay que modificar la ley de la gravitación para grandes escalas: La teoría MOND.
Hay explicaciones de que eso es debido a que hay otros universos branas que están interactuando gravitatoriamente con nuestras galaxias y por eso giran de forma rara. (Artículo sobre materia oscura y branas: Artículo).
Hay muchas explicaciones sin materia oscura, esta es otra más…. Ni mejor ni peor. Lo que pasa es que un modelo así tiene que explicar no sólo las curvas de rotación de las galaxias sino todas las restantes evidencias observacionales que nos llevan a pensar que existe tal materia, como fue explicado en las entradas: Arrojando luz sobre la materia oscura de este blog.
Así que por eso no queríamos decir nada al respecto de este tema, por varios motivos:
– Ya se ha tratado hasta la saciedad en los blogs de divulgación.
– No aporta nada más que un método guay de hacer cuadrar algunas observaciones con fórmulas, pero no explica todo lo demás. Así que habrá que esperar si este profesor Carati puede explicar todos los demás hechos observacionales.
Pero a mi personalmente el modelo me parece tan válido como cualquier otro.
Entradas relacionadas en blogs de divulgación científica en castellano
Para empezar un poco de busqueda por google. Si uno busca esta cadena de palabras en google obtiene muchas entradas al respecto:
Se puede ver que el número de entradas es respetable.
Tomemos algunas muestras de blogs que han tratado el tema:
¿Ha tirado por borda un matemático la hipótesis de la materia oscura? (Actualizada) — Stringers.es
En esta entrada la crítica al modelo se basa en que para obtener la ley de Hubble uno tiene que tener despreciar la influencia de la masa lejana sobre las galaxias.
Bajo nuestro humilde entender eso no es correcto, la ley de Hubble es observacional, otra cosa es que se pueda deducir en cosmología basándonos en el principio cosmológico donde tenemos una distribución continua de fluido galáctico. Así pues uno tiene que explicar esto sobre la base del modelo fractal propuesto, pero no es incorrecto emplearlo.
Carati, la materia oscura y la curva de rotación galáctica universal— francisthemulenews
Hemos leído con interés esta entrada pero no nos ha quedado clara su crítica aduciendo un desconocimiento de Carati de las curvas universales de rotación. Esta curva universal es una propuesta de que todas las galaxias (incluidas las elípticas) acomodan sus curvas de rotación a una dada (es decir que no hay parámetros libres para distintos tipos de galaxias).
El problema que yo le veo a esto es que estas «curvas de rotación universales» son un problema de ajuste de datos. Y distintos modelos podrían interpretar los ajustes de forma distinta. Además de que la existencia de estas curvas universales de rotación, por si mismas, no implican la existencia de materia oscura.
El verdadero problema para Carati será explicar el efecto lente/microlente y explicar el perfil y correlaciones en la radiación cósmica de fondo.
El tema de las curvas de rotación universales ya fue propuesto por Vera Rubin en 1980: Artículo.
Y esta tesis de uno de los proponentes de las curvas universales:
DARK MATTER IN SPIRAL GALAXIES
Otros blogs que han reflejado la noticia:
¿Un matemático ha conseguido explicar la rotación de las galaxias sin necesidad de materia oscura? — Xataka Ciencia
Matemático logra explicar la rotación de las galaxias con cálculos sin necesidad de materia oscura — Alt1040
Rotación de galaxias no son afectadas por materia oscura: ¿es cierto esto? — Siliseed
Concluyendo
Yo no entiendo muy bien el revuelo levantado por este trabajo. No entiendo muchas de las críticas. A mi el trabajo no me gusta porque no explica más que curvas de rotación y la materia oscura puede explicar más cosas. Por lo demás me parece que el trabajo es correcto desde el punto de vista formal y que las hipótesis de las que parte pueden ser justificables, otra cosa distinta es que a mí personalmente no me gustan.
Y no me gusta porque los cálculos están basados en demasiadas aproximaciones que no sé muy bien si están justificadas físicamente o matemáticamente. Pero también es verdad que sólo me he leido el artículo y no lo he estudiado y no he leído de este señor nada más que este y otro artículo anterior al respecto. Pero a mi no me parece ni una idea descabellada ni una idea mala, puede ser que sea una idea que no gusta o que no funcione, pero eso se verá con el tiempo.
Nos seguimos leyendo…
Cuentos Cuánticos 
una pequeña reflexión desde mi más profunda incultura en fisica (la del Insti, ya os haceis una idea…). Imaginemos un elefante sobre una cuerda de equilibrista, si viviera un ser en esa cuerda bidimensional, solo vería al mirar su cuerda, una raya que aportaría peso a su cuerda, y de acuerdo a sus conocimientos, asociaría una masa a esa raya del elefante que puede ver, pero cuando viera que la cuerda se curva mucho más de lo que el peso de la linea de elefante que puede ver, predice en sus cálculos, pues tendría el mismo problema que nosotros tenemos ahora, que lo que puede ver (la línea de peso visible en su bidimensión del elefante), no justifica la curvatura de la cuerda.
No es posible que esa masa que no podemos ver, sea una masa asociada a lo que podemos ver correspondiente a otras dimensiones de ese mismo ente que interactua con nuestra tridimensión?.
Supongo que no, pero herrar y preguntar son las madres del aprender… Un saludo.
Me gusta, me admira, lo de la materia oscura y la energía oscura suena a un puro cuento chino insulso y para explicar la expansión acelerada del universo suena a remiendo. Muy buen trabajo. excelente y valiente el traerlo aquí. Muy perspicaz, esto ya va adquiriendo consistencia.
Pingback: Carati, la materia oscura y la curva de rotación galáctica universal « Francis (th)E mule Science's News
Muy buena entrada, muy medida. Como tiene que ser. Enhorabuena.
En cuanto a mi crítica solo puedo decir una cosita (pero seguro que estoy equivocado y Carati conoce la respuesta correcta a mi crítica, aunque no la haya puesto en su artículo). La Eq. (12) de Carati tiene dos términos, uno es una fórmula empírica (Carati usa la fórmula de Miyamoto y Nagai, que no es la mejor disponible) y el otro es otra fórmula empírica (que depende de un parámetro llamado longitud de correlación que Carati puede elegir con absoluta libertad). El primer término se ajusta para que ajuste bien la parte inicial de la curva de rotación (Carati lo toma datos ya publicados). El segundo término lo ajusta Carati para que ajuste bien la parte media de la curva de rotación (Carati calcula la longitud de correlación adecuada, aunque una estructura fractal de verdad requiere que este parámetro esté fijado siempre: como Carati usa una estructura prefractal sin especificar, admite que este parámetro cambie a su antojo). Pero para ajustar la curva de rotación universal completa Carati necesita un tercer término (que no es necesario si no queremos ajustar la curva completa y solo parte). Por ahí venían los tiros de mi crítica… pero seguro que lo he pensado poco y Carati tiene una buena respuesta contra ella.
Leeré con atención los futuros artículos de Carati a ver si aportan algo más….
Ah y por cierto, ¿conoces el método de las imágenes en ecuaciones elípticas? Seguro que sí; se usa mucho para calcular potenciales eléctricos (y gravitatorios). Aplicado a la materia oscura de los halos galácticos conduce a un resultado muy similar al obtenido por Carati (gracias a la libertad en la elección de «su» longitud de correlación que le permite ajustar la «imagen» en el lugar adecuado).
Saludos y enhorabuena por el blog, que leo habitualmente (aunque soy parco en comentarios).
Hola Francis, gracias por el comentario y antes de nada decir que no estaba criticando tu crítica sino diciendo que no «la entendía» literalmente. Es decir, que no sabía a qué te estabas refiriendo concretamente, ahora está todo claro. Y llevas razón, a eso es a lo que me refería en la entrada con «muchas, muchas aproximaciones, no todas ellas con fundamento físico».
Por otro lado, yo es que el tema fractal no lo llego a apreciar en su justa medida tal vez por desconocimiento. Como he dicho a mí el artículo no me gusta nada, pero hay que precisar que la idea no es mala, no se la ha sacado de la manga y tiene historia… ahora bien, el método empleado es mucho de idea feliz y de ajustar a voluntad como indicas. Por eso no me gusta.
Sí conozco el método de las imágenes, me tocó pelearme con él mucho tiempo… 😛
Un saludo y gracias de nuevo por la aclaración.