Marcos teóricos donde los efectos de la materia oscura se explican mediante modificaciones a las leyes de la gravedad.Las teorías de gravedad modificada son marcos alternativos que buscan explicar los efectos observados atribuidos a la materia oscura sin invocar una partícula invisible. En lugar de añadir masa a galaxias y cúmulos, estas teorías modifican las leyes de la gravedad a gran escala, como alterando la ley del inverso del cuadrado o introduciendo campos adicionales. El ejemplo más destacado es la Dinámica Newtoniana Modificada (MOND), que postula que la aceleración gravitatoria se desvía de las predicciones newtonianas por debajo de cierto umbral.
MOND fue propuesta por Mordehai Milgrom en 1983. Extensiones relativistas se desarrollaron más tarde, notablemente por Jacob Bekenstein en 2004 con TeVeS. La idea sigue siendo controvertida, ya que le cuesta igualar las observaciones de cúmulos de galaxias y del fondo cósmico de microondas sin alguna forma de materia oscura.
En la gravedad modificada, la fuerza gravitatoria o la métrica del espacio-tiempo se ajusta para que las curvas de rotación de las galaxias se aplanen sin masa extra. Por ejemplo, MOND introduce una escala de aceleración característica por debajo de la cual la gravedad se vuelve más fuerte que la newtoniana. Las versiones relativistas, como la gravedad Tensor-Vector-Escalar (TeVeS), integran esta idea en un marco cosmológico completo, con el objetivo de reproducir el lente gravitacional y la expansión cósmica sin materia oscura.
Las teorías de gravedad modificada se utilizan principalmente en cosmología y astrofísica teóricas para poner a prueba alternativas a la materia oscura, guiando campañas observacionales que buscan desviaciones en el lente gravitacional o en la dinámica de las galaxias.
Algunos modelos de gravedad modificada predicen que el campo gravitatorio de un agujero negro podría diferir sutilmente de la relatividad general, alterando potencialmente la forma de su sombra, un efecto que podría probarse con el Telescopio del Horizonte de Sucesos.
| F | variable | Gravitational force magnitude — fuerza newton |
| M | variable | Mass of the central object — masa kilogram |
| m | variable | Mass of the test particle — masa kilogram |
| r | variable | Distance between masses — distancia metre |
| ρ | variable | Energy density of the cosmic fluid — densidad de energía joule per cubic metre |
| w | variable | Equation-of-state parameter of the fluid — parámetro de la ecuación de estado |
| G | constante | Universal constant of gravitation — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared |
| E_n | variable | Perturbed energy of state n — energía joule |
| E_n^{(0)} | variable | Unperturbed energy of state n — energía joule |
| E_m^{(0)} | variable | Unperturbed energy of state m — energía joule |
| H' | variable | Perturbation Hamiltonian — hamiltoniano joule |
| |n^{(0)}\rangle | variable | Unperturbed state n — estado cuántico |
| |m^{(0)}\rangle | variable | Unperturbed state m — estado cuántico |
| \sum_{m \neq n} | operador | Sum over all states m except n — suma |
| \langle m^{(0)} | H' | operador | Matrix element of perturbation between unperturbed states — elemento de matriz |
