Si se demuestra que la materia oscura no existe, ¿cómo afectará esto a la teoría de la relatividad de Einstein? ¿De qué manera estaría mal?

La teoría general de la relatividad (GR) tiene una “ecuación de campo” que se puede utilizar para resolver los campos de objetos específicos o distribuciones de masa / energía / momento / tensión en un fondo. Esto ha demostrado ser muy preciso a escala de estrellas y grupos de estrellas y no se vería afectado. Se agregó materia oscura para corregir las curvas de rotación galáctica, y la evidencia de la flexión de la luz, en particular el cúmulo Bullet, apoya fuertemente la materia oscura. Entonces esa parte está bien. A continuación vamos al punto de tu pregunta.

La ecuación de campo también se puede utilizar para resolver un espacio-tiempo completo de la nada, las llamadas soluciones cosmológicas, la más común de las cuales es el modelo de Friedman-Robertson Walker (FLRW). No modela exactamente el universo tal como lo observamos. Se pueden hacer ajustes agregando inflación, energía oscura, etc. Esta parte es un poco más inestable. Existe una gran confianza en GR por su éxito al explicar la expansión aproximadamente, y la gravedad dentro de las galaxias con gran detalle.

No existe otra teoría ampliamente conocida y probada de la expansión del universo. Entonces, ¿qué opción tienen los cosmólogos, excepto parchar GR con varios factores para que el modelo coincida con sus observaciones? Entonces, si la energía oscura sale por la ventana (es muy difícil refutar algo que nunca fue más que un parámetro para hacer que un modelo funcione), entonces GR será parcheado de otra manera. Si realmente no hay energía oscura, es más probable que el orden de los eventos sea que alguien que estudie la energía del vacío presente un modelo de gravedad revisado. Y a partir de eso, la gente inferirá qué es la energía oscura o que algo más lo está haciendo. Pero no es como si fuera a volar desde la Tierra debido a algunas arrugas en los modelos cosmológicos. GR es muy preciso dentro de la galaxia. El universo en general solo hemos podido ver durante un poco más de un siglo, así que denos unos miles de años para descubrirlo. ; )

AFAIK, la materia oscura no tiene nada que ver con el STR.

Recuerde que las Teorías o Relatividad de Einstein se publicaron en 1905 y 1915, respectivamente. En ese momento el universo era un lugar mucho más pequeño. La inmensidad del universo tal como lo entendemos hoy era desconocido para Albert. Eso cambió en 1929 cuando Hubble publicó sus primeras fotos de la galaxia de Andrómeda. La gente se sorprendió al darse cuenta de lo vasto que era el universo. Hubble logró su descubrimiento usando un telescopio óptico en el monte. Wilson en California. Hoy nuestra capacidad de observar el cosmos es mucho, mucho más allá de lo que Hubble tuvo que trabajar.

Vera Rubin y Kent Ford usaron lo que era tecnología de punta en la década de 1970 para determinar que la rotación aparente de las galaxias no se explicaba por su masa observable. Teorizaron que debe haber una gran cantidad de masa adicional que explique los movimientos, pero esta masa debe ser oscura, es decir, no interactúa fuertemente con la luz u otras partículas, pero ejerce un efecto gravitacional. Este asunto se denominó “Materia oscura” y sigue siendo hipotético.

Las teorías de Einstein son las principales responsables de que los científicos reconozcan que la masa observable de galaxias no es suficiente para explicar sus movimientos aparentes. Entonces, mientras Dark Matter se refiera a la masa no contabilizada, no creo que pueda ser refutada: será una cuestión de aprender exactamente qué es. Por lo tanto, parece poco probable que Dark Matter tenga algún efecto sobre las Teorías de la Relatividad de Einstein.

Supongo que está pensando que si ninguna de las teorías de la materia oscura basadas en la materia funciona, entonces se encontrará una solución modificando la teoría de la gravedad, es decir, la relatividad general. Eso es muy poco probable ya que ya existe evidencia empírica de materia oscura que no es consistente con la gravedad modificada, pero que es consistente con que la materia oscura sea algún tipo de WIMP.

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