Voy a parafrasear la oración inicial de la respuesta de Erik Anson y decir que es muy, muy probable que la materia oscura sea puramente un artefacto de errores en nuestra comprensión teórica de la física y la cosmología. El sentido de su declaración ha sido alterado, por supuesto, al cambiar ” altamente improbable” a ” altamente probable “.
El Sr. Anson hace un buen trabajo al presentar las justificaciones estándar para creer en la existencia de la materia oscura, por lo que utilizaré su respuesta como base para abordar lo que veo como las deficiencias de esas justificaciones. El primer punto a abordar es esta afirmación que se cita con frecuencia: “… la materia oscura no solo explica una cosa “.
Bueno, de hecho, se usa para explicar muchas discrepancias entre la teoría gravitacional estándar y los fenómenos observados. Corregir esas discrepancias consiste en agregar la cantidad justa de materia oscura distribuida de la manera correcta para conciliar la teoría y varias observaciones. Eso no es un argumento fuerte para la afirmación de que el problema no radica en la teoría.
- ¿Cómo afecta la expansión del universo al confinamiento del quark?
- ¿Qué vino primero: las cuatro fuerzas fundamentales o la materia?
- ¿Es un tren de gravedad teóricamente posible? Esto significa cavar un túnel de un lado de la tierra al otro (no directamente a través del centro caliente). El tren cae por el túnel. ¿Tendría suficiente fuerza para volver a levantarse?
- ¿Han encontrado los científicos del CERN la partícula más pequeña de la naturaleza?
- ¿Alguien puede identificar / explicar esta ecuación en mi taza de café? (ver fotos)
Todo lo contrario, sugiere fuertemente que es la teoría la culpable. Si la inserción de la cantidad justa de algo genérico, gravitante, pero por lo demás indetectable puede usarse para resolver numerosas discrepancias entre el modelo gravitacional estándar y la observación, entonces el modelo se vuelve altamente sospechoso.
El Sr. Anson enumera cinco ejemplos de fenómenos observados que requieren materia oscura para que los cálculos del modelo gravitacional estándar estén de acuerdo con esas observaciones. Todas esas justificaciones pueden ser objetadas por razones analíticas. El primero son las curvas de rotación galáctica .
La objeción al supuesto problema de rotación de galaxias es que está completamente causada por el uso incorrecto del método kepleriano para derivar las curvas de rotación esperadas . Es la expectativa la fuente del problema percibido, no las observaciones.
El hecho simple es que las curvas de rotación observadas no siguen la disminución calculada porque el método de Kepler fue ideado a propósito para su uso en el sistema solar. Al calcular las curvas de rotación para un planeta, se supone que toda la masa dentro de la órbita se concentra como una masa puntual en el centro.
Dado que el 98% de la masa del sistema solar está en el centro (el sol), el método es perfectamente razonable como una primera aproximación de dos cuerpos para las órbitas planetarias del sistema solar. Sin embargo, no es razonable razonar para calcular las curvas de rotación de cualquier objeto que orbita en cualquier lugar de una estructura galáctica. La masa de una galaxia simplemente está demasiado dispersa para permitir tal simplificación, sin importar cuán conveniente sea para hacer cálculos.
Este error categórico es ampliamente reconocido, aunque no como un error. Esto es de la entrada de Wikipedia sobre materia oscura:
El mapeo temprano de Andrómeda con el telescopio de 300 pies en Green Bank y el plato de 250 pies en Jodrell Bank ya mostró que la curva de rotación HI no trazó el declive Kepleria esperado.
De un curso de astronomía de la Universidad de Cornell llega este punto confuso:
En una galaxia en la que la mayor parte de la masa se concentra en el centro, la velocidad disminuye con la raíz cuadrada del radio. Como este es el caso en el Sistema Solar, donde los planetas siguen las leyes de Kepler, este comportamiento se conoce como “declive Kepleriano”.
Tenga en cuenta la peculiaridad de la primera oración que parece afirmar que algunas galaxias tienen una distribución de masa como el sistema solar y exhiben un declive kepleriano; Si hay algunos ejemplos de tales, no se notan ampliamente. Por lo tanto, lo que sea que “la mayor parte de la masa se concentra en el centro ” esté destinada a transmitir, hay pocas galaxias giratorias, si es que se observa alguna, con el 98% de su masa concentrada en el centro. Las galaxias en general, y nuestro sistema solar no son estructuras morfológicamente similares y, en consecuencia, sería sorprendente si exhibieran curvas de rotación similares.
Finalmente, de un artículo de 1980 de Rubin, Ford y Thonnard:
Por lo tanto, los Sc más pequeños (es decir, la luminosidad más baja) exhiben la misma falta de disminución de la velocidad kepleriana en R grande que las espirales de alta luminosidad.
La ubicuidad del método kepleriano en la determinación de las curvas de rotación esperadas es clara incluso en una búsqueda informal de la literatura.
La evidencia de que las curvas de rotación galáctica pueden explicarse sin la invocación de la materia oscura se encuentra en la relación Tully-Fisher y en este estudio reciente:
[1609.05917] La relación de aceleración radial en galaxias con soporte rotacional
En un conocido artículo de 1937, el astrónomo conocido Fred Zwicky plantea el punto interesante y relevante de que la viscosidad gravitacional que permite que el núcleo galáctico gire como si fuera un cuerpo sólido no debería caer bruscamente a cero en radios mayores que los de el núcleo pero debería disminuir gradualmente a medida que aumenta el radio de los cuerpos en órbita. Cuando se aplica el método Keplerian fuera del núcleo, la viscosidad interna del sistema galáctico se reduce arbitraria y abruptamente a cero desde la distancia radial a la que se aplica por primera vez (método Keplerian) y para todos los radios orbitales mayores.
Parece extraño que la intuición física razonable de Zwicky a este respecto haya sido olvidada o dejada de lado, pero un artículo reciente sobre la historia de la materia oscura apunta al probable culpable, el matemático:
… una de las principales preocupaciones de Zwicky era la posible “viscosidad” interna resultante de las interacciones mutuas de las estrellas. Solo cuatro años después, Chandrasekhar demostraría en su artículo clásico, “El tiempo de relajación de los sistemas estelares”, que estas interacciones son completamente insignificantes, lo que permite describir de manera confiable las galaxias como sistemas de estrellas que no interactúan.
El artículo de Chandrasekhar no aborda el concepto de viscosidad directamente en absoluto, sino que comienza con una consideración de los movimientos estelares aleatorios en los cúmulos globulares. El modelo derivado se estira sin justificación para aplicarlo al movimiento no aleatorio de las estrellas que orbitan en un disco galáctico. El documento no demuestra en ningún sentido que las fuerzas de viscosidad en una galaxia espiral puedan considerarse insignificantes. Como matemáticas, esto puede ser un trabajo convincente, pero como ciencia es irrelevante. Solo hay, como máximo, un análisis cualitativo superficial contenido en la gimnasia matemática. Para ser justos y con la evidencia, no se puede decir que el autor no conozca la física del tema en consideración, pero cualquier conocimiento de este tipo está bien oculto en el documento.
El punto aquí no es molestar a Chandrasekhar; Su artículo no es un hecho aislado, atípico e histórico. Es un matemático perfectamente bueno, pero no demasiado físico. Esta es la forma en que se ha hecho la ciencia durante los últimos 100 años más o menos. Está al revés y está mal.
Las curvas de rotación galáctica observadas no requieren ni proporcionan evidencia de la existencia de materia oscura.
Velocidades orbitales del cúmulo galáctico.
Al igual que con las galaxias individuales, también sucede con los cúmulos de galaxias. El problema de la materia oscura parece ser consecuencia de una mala física analítica. Aquí de la respuesta de Erik Anson está el quid de la cuestión:
Los cúmulos de galaxias consisten en un montón de galaxias (escandalosas, lo sé) que orbitan alrededor de una bola gigante de plasma supercalentado. Por “supercalentamiento”, por cierto, no me refiero a “tan caliente que se ilumina de rojo” o “tan caliente que se ilumina de blanco”, sino “tan caliente que se ilumina en la banda de rayos X “. Este plasma gigante la pelota representa quizás el 90% de la masa total del cúmulo de galaxias, por lo que tampoco estamos hablando de algo pequeño .
Bueno, ahí lo tienes. Erik, su cohorte y sus mentores han adquirido esta evidencia empírica de gran importancia y están intentando utilizarla en apoyo de un modelo de dinámica de cúmulos galácticos que ignora por completo la contribución energética de las fuerzas electrodinámicas y termodinámicas que dominan el comportamiento dinámico de 90% de la masa del cúmulo de galaxias.
Ignoran estos hechos notables que contradicen sus suposiciones sobre el peso adecuado (100% en el modelo) de las fuerzas gravitacionales en la dinámica de agrupación y, posteriormente, descubren que el modelo no funciona. Les gustaría pedirle que encuentre espacio en su corazón para creer en Dark Matter como compensación. La cosmología moderna es un desastre no científico.