Modelos de gravedad modificada:

La Relatividad General de Einstein • (1915/16)

sigue siendo el presente paradigma para nuestra compresión de la gravedad pero, desde sus mismos inicios, e incluso por el propio Einstein y sus colaboradores se han propuesto un sinnúmero de posibles alternativas primeramente con el objetivo de unificar todas las fuerzas conocidas en su tiempo (gravedad y electromagnetismo). Abandonado este proyecto y tras el renacimiento de la investigación en Relatividad, a partir de los años 70 del pasado siglo, ha continuado este esfuerzo en otras direcciones, no ya para intentar unificar las fuerzas fundamentales, sino para descubrir, posiblemente, nuevos aspectos de la gravedad o permitir su cuantización. Algunas líneas son:

• Teorías que incorporan la torsión del espacio-tiempo.
• Teorías escalar-tensor (Jordan-Brans-Dicke y sus sucesores).
• Modelo Modified Newtonian Dynamics o MOND propuesto por M. Milgrom y que sigue siendo la alternativa más popular a la materia oscura.
• Formulación relativista del MOND, Gravedad Tensor-vector-escalar (Jacob Bekenstein, 2004).
• Teoría Escalar-Vector-Tensor (MOG o STVG) desarrollada por John Moffat y colaboradores.
• Modelos simples de gravedad Newtoniana modificada.

Todos estos modelos realizan predicciones que difieren de la RG sobre todo a grandes escalas pero lo más interesante sería detectar posibles discrepancias en la escala del sistema solar lo que haría posible su confirmación.

Anomalías en el Sistema Solar:

En los últimos 50 años se han producido grandes desarrollos en las técnicas de seguimiento de naves espaciales, lunas y planetas por medio del efecto Doppler de señales de radio y pulsos láser. En los años 40 del pasado siglo el proyecto Diana ya fue capaz de enviar y recibir pulsos de radar a la Luna. En los años 60 ya se enviaban a Venus. En la actualidad nos encontramos en la era de la astronomía y la astrodinámica de alta precisión gracias a estos avances. Las misiones espaciales son de gran interés científico fundamental puesto que permiten realizar comprobaciones de los modelos orbitales que incluyen los efectos de la gravedad, relativistas y otros. Se trata de auténticos experimentos puesto que las sondas espaciales han sido cuidadosamente diseñadas y sus parámetros son conocidos. Esto ha permitido descubrir algunos fenómenos inesperados en las últimas décadas, la mayoría de los cuales aún no se comprenden totalmente. La misión Pioneer, lanzada en los años 70, ha recibido y enviado señales de radar que han permitido determinar su posición y velocidad con muy alta precisión. La última seña de la Pioneer 10 se recibió en 2003 cuando ya había alcanzado 80 veces la distancia de la Tierra al Sol. El análisis de los datos reveló que esta nave ha estado sujeta a una aceleración anómala de 8.74*10-8 cm/seg2. El origen de esta señal en el registro Doppler fue un misterio durante años hasta que se reveló que era debido a la emisión anisotrópica de radiación generada por el calor de los generadores termoeléctricos de radioisótopos que usaban Plutonio 238.

Otro resultado sorprendente fue descubierto durante el primer sobrevuelo a la Tierra llevado a cabo por la sonda Galileo el 8 de Diciembre de 1990. El análisis posterior reveló que la velocidad posterior al encuentro era superior a la velocidad inicial en unos 3.9 mm/s más allá de las predicciones del modelo orbital. Lo mismo ocurrió con otros sobrevuelos posteriores: NEAR, Cassini, Rosetta o Messenger. En el momento presente no hay ninguna explicación aceptada de estas anomalías y, parte de mi trabajo reciente, va orientado a encontrar una posible explicación.