El problema en una imagen
Si se mide la velocidad de las estrellas a distintas distancias del centro de una galaxia, se obtiene una curva de rotación. La gravedad newtoniana aplicada a la materia visible predice que la curva debería subir y luego bajar, igual que los planetas exteriores se mueven más despacio que los interiores. Las galaxias espirales reales no hacen eso: sus curvas suben y se mantienen planas mucho más allá del disco visible.
Vera Rubin y Kent Ford lo mostraron para Andrómeda en 1970 (Astrophysical Journal 159, 379), y una década de mediciones lo convirtió en regla. Algo añade gravedad donde hay poca materia visible.
Respuesta 1: halos de materia oscura
La respuesta estándar es materia invisible distribuida en un halo aproximadamente esférico alrededor de cada galaxia. Las simulaciones cosmológicas predicen la forma de los halos; el perfil más conocido es el NFW de Navarro, Frenk y White (1996). Con un halo ajustado a cada galaxia, las curvas de rotación se reproducen bien.
La materia oscura también explica fenómenos lejos de las galaxias: el patrón de picos del fondo cósmico de microondas, el crecimiento de la estructura a gran escala y el Cúmulo Bala, donde la masa que produce la lente está separada del gas en colisión. Por eso la mayoría de los cosmólogos la toma como opción por defecto.
Sus puntos débiles están en la escala de las galaxias. Los halos simulados tienden a ser demasiado densos en el centro (el problema núcleo–cúspide), y cada galaxia necesita sus propios parámetros. Y tras décadas de búsqueda, ninguna partícula de materia oscura se ha detectado en laboratorio.
Respuesta 2: MOND
En 1983, Mordehai Milgrom propuso cambiar la ley en lugar de añadir materia. Por debajo de una aceleración de unos 1,2 × 10⁻¹⁰ m/s², la gravedad se debilitaría más despacio de lo que dice Newton. Con esa única constante, MOND predice muchas curvas de rotación solo a partir de la materia visible.
McGaugh, Lelli y Schombert (2016) encontraron en las galaxias SPARC una relación de aceleración radial muy estrecha: la aceleración observada es una función simple de la aceleración debida a la materia visible. MOND lo había predicho. Para la materia oscura es una coincidencia que hay que explicar.
Los puntos débiles de MOND son el reflejo de los de la materia oscura: los cúmulos de galaxias siguen necesitando masa extra, y las versiones relativistas tienen dificultades con el fondo cósmico de microondas.
Respuesta 3: gravedad emergente
Erik Verlinde argumentó en 2010 que la gravedad no es fundamental y emerge de cómo se almacena la información en superficies. En 2017 derivó de ahí un efecto gravitatorio adicional a escala galáctica que imita a la materia oscura y reproduce una escala de aceleración parecida a la de MOND. El modelo es joven, y sus pruebas con galaxias reales dan resultados mixtos.
Dónde se sitúa este programa
El programa de investigación de este sitio no ofrece un modelo propio de curvas de rotación. Su preprint, Pointer Architecture v9.0, trabaja al nivel de un sustrato computacional formal. Su única afirmación cosmológica es una reproducción, en el lenguaje del sustrato, de la estimación holográfica estándar de la energía oscura, que se refiere a la expansión del universo y no dice nada concreto sobre la dinámica de galaxias individuales.
Conclusión
A escala de galaxias, las curvas de rotación pueden ajustarse sin materia oscura, y una ley sencilla (MOND) las predice sorprendentemente bien. Ninguna alternativa iguala todavía a la materia oscura en cúmulos y cosmología. La posición sensata es que, a escala galáctica, el problema sigue abierto, y el camino es construir modelos que hagan predicciones refutables con datos públicos.