Galaxias sin materia oscura: ¿qué esconde la entropía de Tsallis? exprés
Si tomas una olla con agua hirviendo y le echas un puñado de espaguetis, se cocinan rápido y se pegan en un amasijo. Pero en una enorme olla de restaurante, donde los espaguetis flotan libremente, cada uno se mantiene separado. Con las galaxias pasa algo parecido: las leyes habituales del calor (la entropía) funcionan cuando las partículas apenas se perciben entre sí, pero en una "olla" gravitacional apretada, las estrellas y el gas están tan ligados que las reglas conocidas se rompen. Bekenstein y Hawking dedujeron en su día la fórmula de la entropía para los agujeros negros, pero para galaxias enteras a menudo falla.
Aquí entra en escena la entropía de Tsallis: una forma de medir el desorden no para orgullosos solitarios, sino para sistemas donde todo está entrelazado, como los espaguetis en el plato. En el artículo se probaron varias de estas "entropías de espagueti" y se descubrió que solo la variante de Tsallis describe con precisión a qué velocidad giran las galaxias y cómo se mueve el gas en sus cúmulos. Resulta que la corrección que introduce esta entropía no depende ni del tamaño, ni de la masa, ni de la temperatura del sistema: es como un condimento universal que funciona igual para pequeños cúmulos globulares y para gigantescos cúmulos de galaxias.
La predicción más intrigante: deberían existir cúmulos de galaxias donde la gravedad se explique por completo sin materia oscura, solo gracias a esa entropía especial. Tales cúmulos "desnudos" serían la prueba definitiva: si se encuentran, apuntarían a una física nueva, no a una sustancia invisible. Sistemas parecidos ya se han visto a nivel de galaxias individuales y cúmulos globulares, pero ahora los científicos los esperan también a gran escala. Así que la habitual olla de espaguetis quizá esconde una pista sobre la estructura de cúmulos enteros: solo hay que dar con la receta correcta de entropía.
La entropía de Tsallis no nació en cosmología, sino en la física del plasma y la teoría de la información, para describir sistemas con "colas pesadas" en las distribuciones, donde los eventos extremos ocurren con más frecuencia de lo que predice la estadística ordinaria.
En la novela "El bosque oscuro" de Liu Cixin, las civilizaciones usan las leyes de la física como armas; quizá manipular la entropía a escala galáctica sería la herramienta perfecta para una guerra cósmica.