Verlinde, MOND y los árboles que crecen en el medio del mar

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“Creo que es tan probable que su teoría sea cierta como que haya árboles que crecen en el medio del mar”, dice el argentino Juan Maldacena sobre la explicación de la materia oscura del holandés Erik Verlinde. La gravedad emergente del holandés está inspirada en ideas del autor del artículo más citado de la física teoría actual, sobre la dualidad AdS/CFT. Sin rubor dice que “la teoría de la materia oscura es análoga a concluir que debe haber una isla cerca, mientras que la teoría de Verlinde es análoga a decir: ¡Oh, hay algas con forma de ramas de árboles que crecen en el mar!”.

El israelita Mordehai Milgrom, padre de la idea MOND, considera que la idea de Verlinde “está muy lejos de haber resuelto el problema de la materia oscura con una teoría fundamental elegante”. Y el español Pepe Barbón, más comedido, se limita a afirmar que “las ideas de Verlinde son interesantes, pero muy vagas. [Quizás] sean totalmente erróneas, o [quizás] encierren algo de verdad, [pero] en este momento son demasiado nebulosas como para emitir un veredicto”.

Estas declaraciones están extraídas del artículo de Nuño Domínguez, “Una teoría de la gravedad que cuestiona a Einstein pasa su primera prueba experimental,” Materia, El País, 22 Dic 2016. Te recomiendo su lectura. Por cierto, dice Nuño que “Verlinde no ha respondido a las preguntas de Materia”. También te recomiendo volver a leer “La incorrecta primera confirmación de la teoría de Verlinde”, LCMF, 17 Dic 2016, y “La materia oscura emerge de la energía oscura en la gravedad entrópica de Verlinde”, LCMF, 12 Nov 2016.

[PS] Por cierto, la siguiente figura es de George Musser, “Is Dark Matter a Glimpse of a Deeper Level of Reality?” Critical Opalescence, Scientific American Blogs, 11 Jun 2012.

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La gravedad emergente de Verlinde explica las observaciones asociadas a la materia oscura sin usar la idea de materia oscura. Más aún, para el caso de una distribución esférica de materia, la gravedad emergente predice la idea MOND de Milgrom. Pero para distribuciones sin simetría esférica el resultado difiere de la idea MOND, aunque Verlinde no ofrece una fórmula en dicho caso. Por ello muchos de los estudios observacionales sobre MOND se están usando para confirmar/refutar las ideas de Verlinde. Por ejemplo, glorifica a Verlinde la nueva versión del estudio de 2015 a favor de MOND de R. Durazo, X. Hernandez, …, S. F. Sanchez, “A universal velocity dispersion profile for pressure supported systems: evidence for MONDian gravity across 7 orders of magnitude in mass,” arXiv:1506.04099 [astro-ph.GA].

Los estudios observacionales requieren su tiempo y un mes es poco tiempo. Aún así se ha propuesto una nueva manera de verificar las ideas de Verlinde usando microlentes gravitacionales en Lei-Hua Liu, Tomislav Prokopec, “Gravitational microlensing in Verlinde’s emergent gravity,” arXiv:1612.00861 [gr-qc]. La idea es estudiar la siguiente fórmula predicha por la gravedad emergente M_{\rm DM, EG}^2(r)=(cH_0)/(6G)r^2 M_{\rm B}(r) (1+3\delta_{\rm B}), donde M_{\rm B}(r)=M_{\rm gas}(r)+M_{\rm star}(r) es la masa bariónica total, y \delta_{\rm B} es igual a \rho_{\rm B}(r)/\bar{\rho}_{\rm B}, con \bar{\rho}_{\rm B}=M_{\rm B}(r)/V(<r) la densidad bariónica media en un volumen esférico V(<r). La masa estelar se estima usando el perfil de Navarro–Frenk–White (NFW) y la masa del gas integrando la proyección del brillo superficial.

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Un primer estudio se ha realizado con dos cúmulos galácticos globulares, Abell 2142 y Abell 2319, que son fuentes de rayos X y su forma es casi esféricas. Usando las observaciones del telescopio espacial XMM-Newton de la ESA se ha estudiado si la idea de Verlinde funciona tan bien como la materia oscura. A distancias r \approx R_{200} la idea de Verlinde y la materia oscura conducen a un resultado muy similar. Sin embargo, a distancias r \approx R_{500} el cociente entre la masa predicha por la materia oscura y la predicha por la gravedad emergente es de M_{\rm DM}/M_{\rm DM, EG} = 1.01 \pm 0.04 para A2142, pero es de M_{\rm DM}/M_{\rm DM, EG} = 0.81 \pm 0.02 para A2319. Los resultados están en buen acuerdo entre sí, pero la gravedad emergente de Verlinde predice un exceso de gravedad para A2319. Futuros estudios con más fuentes determinarán si se trata de un resultado espurio, o si este resultado es el germen de una refutación de las ideas del holandés. Todos los detalles en S. Ettori, V. Ghirardini, …, E. Pointecouteau, “Dark matter distribution in X-ray luminous galaxy clusters with Emergent Gravity,” arXiv:1612.07288 [astro-ph.CO].

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También se han comparado las predicciones de la gravedad emergente de Verlinde y MOND para ocho galaxias enanas esferoidales (dSph) satélites de la Vía Láctea. Se ha observado que hay una diferencia entre ambas teorías en el núcleo de estas galaxias (aunque coinciden en la parte exterior de las mismas). La teoría MOND falla y la nueva teoría de Verlinde, que incluye un término que depende de la derivada radial del perfil de la masa, conduce a un resultado mejor. Has leído bien, la teoría de Verlinde predice mejor que la teoría MOND el efecto de la materia oscura en el interior de estas galaxias. Más información en Alberto Diez-Tejedor, Alma X. Gonzalez-Morales, Gustavo Niz, “Verlinde’s emergent gravity vs MOND and the case of dwarf spheroidals,” arXiv:1612.06282 [astro-ph.CO].

En resumen, para distribuciones de masa esférica, donde MOND funciona bien, parece que Verlinde predice MOND y funciona igual de bien. Pero donde MOND falla, resulta que Verlinde ajusta mejor las predicciones de la teoría de la materia oscura. Así que en el combate Verlinde contra MOND va ganando el primer púgil. Pero en el combate Verlinde contra materia oscura hay un empate técnico. El próximo asalto serán las distribuciones de masa no esféricas.

10 Comentarios

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JoanJoan

¿De dónde es la primera imágen (el diagrama de emergent spacetime) ?
(Gracias por el blog, lo sigo desde hace tiempo)

ceciliacecilia

hola Francis

Perdon que haga una pregunta fuera del tema del articulo
Hay alguna estadistica o estudio publicado sobre la cantidad de papers con alto nivel de indice por paises, ya que en mi pais se publican alrededor de 7000 papers por año, pero quiero saber en que posicion esta en mi pais respecto a los papers importantes.

desde ya muchas gracias

Pedro MascarósPedro Mascarós

Estamos tan acostumbrados a que las soluciones más cercanas a la realidad, en ciencia, sean las que nos desplazan del centro de este universo, y estamos tan acostumbrados a que los intentos de ajustar lo conocido, para evitarlo, fracase, que creo que la mayoría apostaríamos por la materia oscura.

Pero quien sabe, tal vez, esta vez, no sea así.

Obviamente, si tuviera que elegir entre una teoría fea que no me gusta nada, pero que se demostrara correcta mañana, o una bonita que me encanta, pero que no llegaré a conocer, me quedo con la fea.

Andrés GuzmánAndrés Guzmán

Por cierto Vera Rubin, la descubridora del fenómeno identificado con materia oscura, murió el pasado 25 de diciembre. Sin desmerecer el nóbel del 2011, ¿qué diferencia hay entre los descubrimientos de ella y los presentados por Perlmutter, Riesz y Schmidt? A mi me parecen muy similares, esto es, el reporte de una anomalía no explicada en la dinámica a grandes escalas ¿Es que acaso tenemos un candidato más “real” que explique la expansión acelerada del universo comparado con las posibles materias oscuras?

Iñigo Ximeno RodríguezIñigo Ximeno Rodríguez

Desde 2008 postulo que la gravedad, y no solo la gravedad, es una consecuencia (ahora lo llaman fenómeno emergente) de la razón fundamental de las fluctuaciones del vacío a escala subatómica, también conocida como espuma cuántica.

Cuando una propuesta simplifica el número de variables necesarias para que las cosas sean, lo más probable es que la propuesta sea correcta sin perjuicio (ni prejuicios) de que las fórmulas necesiten ajustes.

Si no hay nada que refute la hipótesis de que la gravedad (y quizá también el tiempo) es un fuerza residual o emergente de una supuesta energía oscura debemos considerar la propuesta como una teoría tan buena como cualquier otra que permita su falsabilidad. Ahora bien, debemos recordar que no sirve de nada la formulación, no importa que den las cuentas con 30.000 galaxias (o que no den si la formulación permite margen de mejora) lo que importa es el planteamiento de la hipótesis. Dicho planteamiento (conjetura que se teoriza) debe proponer una manera de negar su veracidad aunque no este al alcance tecnológico actual. El planteamiento que propone Verlinde no parece refutable, ni una teoría en sí, si no una demostración de que la gravedad es un paradigma abierto.

Eduardo RatierEduardo Ratier

Hola,

En el articulo se cita al “israelita Mordecai Milgrom” cuando creo que se debería decir el “israelí Mordecai Milgrom”, sobre todo teniendo en cuenta que antes se cita a un argentino y a un holandés, y después a un español. No son palabras equivalentes, se puede ser israelí y no israelita (por ejemplo los musulmanes con nacionalidad israelí) e inversamente (judíos sin nacionalidad israelí) – ver por ejemplo http://cvc.cervantes.es/lengua/alhab...seo_044.htm

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