La rotación de estrellas en galaxias como la Vía Láctea es desconcertante. Las velocidades orbitales de las estrellas deberían disminuir con su distancia desde el centro de la galaxia, Pero, de hecho, las estrellas de las regiones media y exterior de las galaxias tienen la misma velocidad de rotación. Esto puede deberse al efecto gravitacional de la materia que no podemos ver. Pero aunque los investigadores lo han estado buscando durante décadas, la existencia de la materia oscura aún no se ha probado definitivamente y aún no sabemos de qué podría estar hecha. Teniendo esto en cuenta, los físicos Dmitri Ryutov, Dmitry Budker y Victor Flambaum han sugerido que la dinámica de rotación de las galaxias podría explicarse por otros factores. Ellos plantean la hipótesis de que la masa de fotones, que son partículas de luz, podría ser responsable.

Profesor Dmitri Ryutov, quien recientemente se retiró del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, NOSOTROS., es un experto en física del plasma. Recibió el Premio Maxwell de Física del Plasma 2017 de la Sociedad Estadounidense de Física (APS) por sus logros en el campo. Los físicos generalmente le dan crédito a Ryutov por establecer el límite superior para la masa del fotón. Como esta masa es extremadamente pequeña, incluso si es distinto de cero, generalmente se ignora al analizar procesos atómicos y nucleares. Pero incluso una masa diminuta que se desvanece podría, según la propuesta colaborativa, tienen un efecto sobre los fenómenos astrofísicos a gran escala.

Durante su visita a la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), Ryutov, su anfitrión, el profesor Dmitry Budker del Helmholtz Institute Mainz (HIM), y el profesor Victor Flambaum, miembro del Gutenberg Research College de la Universidad de Mainz, decidió echar un vistazo más de cerca a la idea. Estaban interesados ​​en cómo la masa infinitesimalmente pequeña del fotón podría tener un efecto en las galaxias masivas. El mecanismo en el centro de la suposición de los físicos es una consecuencia de lo que se conoce como ecuaciones de Maxwell-Proca. Esto permitiría generar fuerzas centrípetas adicionales como resultado de las tensiones electromagnéticas en una galaxia.

¿Son los efectos tan fuertes como los que ejerce la materia oscura?

"El efecto hipotético que estamos investigando no es el resultado de una mayor gravedad, ", explicó Dmitry Budker. Este efecto puede ocurrir simultáneamente con la supuesta influencia de la materia oscura. Puede incluso, bajo ciertas circunstancias, eliminar por completo la necesidad de evocar la materia oscura como un factor cuando se trata de explicar las curvas de rotación. Las curvas de rotación expresan la relación entre las velocidades orbitales de las estrellas en una galaxia y su distancia radial desde el centro de la galaxia ". Suponiendo una cierta masa de fotones, mucho más pequeño que el límite superior actual, podemos demostrar que esta masa sería suficiente para generar fuerzas adicionales en una galaxia y que estas fuerzas serían lo suficientemente grandes para explicar las curvas de rotación, ", dijo Budker." Esta conclusión es muy emocionante ".

Los físicos incluso se aventuraron un paso más allá. Examinaron cómo se forman las protoestrellas y descubrieron que su hipótesis tiene otras implicaciones. Predice que de larga duración, estrellas relativamente ligeras, como el sol, tendría órbitas muy elípticas. "Las observaciones reales claramente no están de acuerdo con esta predicción, lo que significa que nuestra teoría no puede explicarlo todo. "Los efectos de la fuerza de proca, por lo tanto, solo pueden ser responsables de algunas de las anomalías en las curvas de rotación." Actualmente, no consideramos que la masa de fotones sea la solución al problema de la curva de rotación. Pero podría ser parte de la solución, "concluyó Budker". Sin embargo, necesitamos mantener la mente abierta mientras no sepamos realmente qué es la materia oscura ".