La curva de rotación de las galaxias de bajo brillo superficial incumple la idea MOND

Stacy S. McGaugh, alumno aventajado de Vera Rubin, es el gran defensor de la idea MOND (dinámica newtoniana modificada) de Mordehai Milgrom. Esta idea explica las curvas de rotación galáctica negando la materia oscura y, de paso, la cinemática desde Galileo. La correlación de McGaugh–Lelli–Schombert nació en 2016 como una predicción de la idea MOND que parecía imposible de explicar con la materia oscura. Ya te conté que el modelo ΛCDM explica dicha relación para galaxias masivas. Ahora se publica un artículo en The Astrophysical Journal que muestra que es falsa para galaxias enanas con bajo brillo superficial. Un nuevo varapalo a la idea MOND, que ya ha recibido tantos que cuesta trabajo recordar su número.

La correlación observada por McGaugh et al. se suele llamar RAR (Radial Acceleration Relation), o también MDAR (Mass Discrepancy-Acceleration Relation). Como puedes ver en esta figura, la predicción RAR (curva verde) es incompatible con las observaciones para galaxias LSB (Low Surface Brightness) y galaxias DD (dwarf disc spirals). En muchas de ellas la aceleración radial es varios órdenes de magnitud inferior a la aceleración mínima postulada por la idea MOND. Por tanto, contradicen a mucho más de cinco sigmas sus predicciones. A pesar de la evidencia en contra, McGaugh, Milgrom y quienes les siguen a pies juntillas seguirán a capa y espada con su defensa de la idea MOND y su combate contra la materia oscura. Las evidencias a favor de la materia oscura les parecen irrelevantes, igual que las evidencias en contra de la idea MOND.

El nuevo varapalo se ha publicado en Chiara Di Paolo, Paolo Salucci, Jean Philippe Fontaine, «The Radial Acceleration Relation (RAR): the crucial cases of Dwarf Discs and of Low Surface Brightness galaxies,» The Astrophysical Journal 873: 106 (11 Mar 2019), doi: 10.3847/1538-4357/aaffd6arXiv:1810.08472 [astro-ph.GA]. Te recomiendo leer antes de seguir mis piezas «La correlación de McGaugh-Lelli-Schombert en galaxias con materia oscura», LCMF, 21 oct 2016, y «ΛCDM predice la idea MOND y la relación MDAR en galaxias masivas», LCMF, 21 dic 2016.

Quizás estás perdido, te cuento. McGaugh y sus colegas estudiaron las curvas de rotación de alta precisión de 153 galaxias usando los datos de fotometría del telescopio espacial infrarrojo Spitzer de la NASA (base de datos SPARC, por Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves). Las 2693 observaciones seguían cierta curva que relaciona la aceleración galáctica, Log [g], o log (gtot), con la aceleración de la materia bariónica, Log [gb], o log (gbar). Según McGaugh y sus colegas, la idea MOND predice esta curva, pero la materia oscura del modelo cosmológico ΛCDM es incapaz de explicarla. Pero unos meses más tarde se empezaron a publicar artículos que explicaban esta relación usando simulaciones de la formación de galaxias en el marco del modelo cosmológico de consenso.

Y, ya que estamos, quizás también necesitas que te explique la idea MOND de Milgrom (1983). Según esta idea la relatividad de Galileo y la mecánica de Newton son incorrectas para aceleraciones muy pequeñas. Se incumple la ley de la inercia, porque existe una aceleración mínima a0 ~ 10−10 m/s²; este cambio en la Física de los últimos 350 años implica que las curvas de rotación galáctica se aplanan porque la materia bariónica se mueve a esta aceleración mínima (sin necesidad de materia oscura). La idea MOND no es una teoría, solo una ley empírica obtenida a partir de observaciones. Milgrom ha desarrollado dos teorías no relativistas llamadas AQUAL y QUMOND para explicar su idea. También se han propuesto varias teorías relativistas, siendo la más conocida TeVeS de Jacob Bekenstein (2004). Así como teóricas más exóticas, como una de las versiones de la gravedad entrópica de Verlinde (donde la materia oscura no existe y su efecto gravitacoinal es resultado de la interacción entre la materia bariónica y la energía oscura).

Las aceleraciones en los datos de McGaugh et al. (2016) alcanzaban un valor mínimo de Log [g] ≈ −11.4 (que podría ser una excelente estimación de la aceleración mínima de la idea MOND). Los nuevos datos de Di Paolo–Salucci–Fontaine alcanzan una aceleración mínima de Log [g] ≈ −12.5 para galaxias LSB y de Log [g] ≈ −14.5 para galaxias DD (unos tres órdenes de magnitud más pequeños que los compatibles con la idea de MOND). Por tanto, la medida de estas aceleraciones tan pequeñas descartan la idea MOND sin más cálculos (la idea de Milgrom queda falsada de nuevo por las observaciones). Pero además, Di Paolo et al. (2019) han mostrado que para galaxias DD se incumple la relación empírica RAR de McGaugh et al. todo lo posible en las regiones cercanas al núcleo de la galaxia (como puedes ver en los puntos rojos de esta figura).

Si eres aficionado a la idea MOND quizás pienses que la curva de rotación galáctica de las galaxias no se aplana. Te la muestro para tres galaxias estudiadas. Por cierto, se han estudiado 72 galaxias LSB y 36 galaxias DD, con un total de 1601 observaciones. Sus curvas de rotación galáctica siguen la llamada curva de rotación universal (URC, por Universal Rotation Curve). Si la idea MOND fuera correcta, las aceleraciones más pequeñas observadas en estas galaxias no deberían existir, pero existen. Luego la idea MOND queda falsada, de nuevo (muy al gusto de los aficionados al falsacionismo popperiano).

Como no podía ser de otra forma, la astrónoma Chiara Di Paolo y sus colegas nos proponen una nueva relación para las aceleraciones radiales. Pero no es una curva, como en el caso de McGaugh et al., sino una superficie en tres dimensiones. La razón es que la curva cambia con el cociente entre la distancia de la observación y el radio óptico de la galaxia. Por cierto, recuerda que las curvas de rotación galáctica se calculan estudiando el movimiento del gas que rodea a la galaxia (observado en el infrarrojo), pues para galaxias lejanas no podemos observar las estrellas que se encuentran lejos del disco visible con nuestros telescopios ópticos (que es la parte central cercana al núcleo del disco galáctico).

No se ofrece ninguna explicación a la nueva superficie que relaciona las aceleraciones radiales de la galaxia, de la materia bariónica y de la distancia respecto al disco óptico. Así que los astrofísicos teóricos y computacionales tienen una oportunidad de oro para explicar esta superficie como predicción del modelo cosmológico de consenso ΛCDM. Supongo que no tardarán en publicarse artículos al respecto, así que les animo a ponerse a ello cuanto antes.



7 Comentarios

    1. Samu:

      Francis tendrá una opinión mucho más objetiva, informada e inteligente que yo, pero en mi opinión la clase de resultados de los que habla esta entrada son evidencia en contra de lo que divulga Sabine.

      Sabine y Berezhiani citan como hipótesis de trabajo que las observaciones de materia oscura se clasifican en dos clases, materia oscura fría que funciona mejor a escalas de cúmulos y MOND que funciona mejor (según Sabine y Berezhiani) a escalas galácticas. Bien, tal afirmación es falsa, MOND no funciona mejor a ninguna escala. Mira en este blog: https://francis.naukas.com/tag/galaxias-ultradifusas/

      Estas propuestas de «coexistencia» DM-MOND son extraordinariamente complicadas, muy artificiales y están en conflicto directo con la observación.

      p.d. Sabine sostiene que una de las «vías más prometedoras» de investigación «fundamental» (o la caricatura que ella entiende por esta palabra) es la gravedad entrópica de Verlinde. Podeís leer en este blog sobre las fuertes inconsistencias lógicas y experimentales de este cúmulo de ideas: https://francis.naukas.com/2017/12/23/inconsistencias-de-la-gravedad-entropica-de-verlinde/

      Saludos.

        1. Jjejeje buen apunte 😉

          Como dice Francis: aquí ya no hay mucho que discutir. De cualquier forma MOND sigue siendo uno de mis ejemplos favoritos de las formas del método científico, su motivación empírica (al pesar de su dudoso sustento teórico), sus predicciones y la posterior acumulación de evidencia en contra. Gran ejemplo de como el método científico descarta posibilidades.

          Saludos Pelau.

  1. Todas estas entradas relacionadas con materia oscura me interesan y mucho. Ahora parece que la unica alternativa a la no-existencia de la materia oscura son los modelos MOND. Lo que me llama la atencion es que cada vez que se analizan datos, estos se ajustan a modelos donde la materia oscura es el quid del modelo, pero nadie hace modelos donde esta no sea necesaria, por lo que las conclusiones que se sacan son»prueba de materia oscura». Sin embargo ese problema, a mi parecer, cosmologico lo que ha hecho es trasladarlo a fisica nuclear, donde no dejan de salir modelos de acoplamiento de materia oscura con barionica para que los laboratorios lo busquen, todo hay que decirlo, infructuosamente y si uno detalla las propuestas, lo que parece es que se dan palos de ciego a ver si aparece alguna señal. En otras palabras, parece que los teoricos en cosmologia han decidido decretar la existencia de materia oscura y que sean otros los que la busquen, pero nadie se atreve a modelar nada diferente (quitando las MOND que son un desastre)

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 4 mayo, 2019
Categoría(s): ✓ Astrofísica • Astronomía • Ciencia • Física • Materia oscura • Noticias • Physics • Science
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